大尺度环流在低速转动Rayleigh-Benard对流中的线性进动

来源 :第九届全国流体力学学术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:caoyi1014
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  湍流态下热对流的主要流场特征表现为大尺度环流结构.本文报道在Rossby数(1<=Ro<=300)、低速转动(0.1rad/s<=Ω<=7.8e-4rad/s)时大尺度环流在科里奥利力作用下的线性进动.实验发现随着Ro的增加,环流进动速度<θ>单调下降,进动速度比率γ=<θ>/Ω在1<=Ro<=10时与前人报道的实验结果一致;在Ro≥Ro*=70的尚未涉足高Ro数区域,我们发现γ开始增长.通过对环流角方向θ(t)类布朗运动的分析,发现大尺度环流在小振幅条件下θ(t)扩散速度增加,我们认为这是导致当Ro≥Ro*进动速度比率□增长的原因.通过改进现有的大尺度环流模型我们对实验结果给出了定量的解释.
其他文献
超声疲劳试验技术是研究高强金属材料超高周疲劳性能最有效的手段.本文给出了几种常用形状疲劳试样的超声疲劳试验方法,研究了超声疲劳试样的形状、尺寸、试样表面光洁度等因素对试验结果的影响,并给出了超声疲劳试样实际尺寸与设计尺寸值存在偏差时的修正公式.研究结果发现:1.不同形状和尺寸的超声疲劳试样试验结果存在差异,差异的原因在于试样的控制体积不同,即试样最大应力的100%~90%的体积区域不同.2.超声疲
普遍认为,壁湍流中的猝发现象是产生湍流脉动和雷诺应力的主要机制。近壁流体条带的缓慢抬升、振荡和突然破碎产生了强烈的速度脉动,对其机理的认识离不开对近壁区马蹄涡结构演化过程的观察和分析。目前虽已有大量的实验和直接数值模拟研究,但对近壁湍流的结构和动力学尚未形成所有细节上的共识,特别是对马蹄涡头部突然加速和破碎的机理还没有很好的理解。本文尝试根据一种粘性剪切流背景中涡丝动力学的简化卡通模型,通过对马蹄
本文对最小尺寸槽道湍流进行了直接数值模拟,计算的摩擦雷诺数为1000,2000和4000.结果 显示,在近壁区(),较小计算域内平均流剖面和全尺寸槽道内平均流剖面相符合,速度脉动能量和全尺寸槽道中尺度小于最小槽道尺寸的脉动能量相一致.并且,不同雷诺数最小槽道湍流脉动统计量用壁面粘性速度尺度无量纲化后呈现雷诺数无关性.所有这些结果显示,最小流动单元内的近壁湍流可以很好地反映全尺寸槽道的近壁湍流的普适
本文采用基于火焰面/过程变量燃烧模型的大涡模拟对悉尼钝体湍流射流火焰的点火瞬态过程进行了数值模拟。为了了解复杂的点火瞬态过程,深入认识点火过程的物理特性,我们设计了不同的点火源施加策略,即在钝体回流区内选择不同的空间位置和混合条件施加点火源,从而实现了不同的点火响应过程。我们通过温度峰值、OH质量分数和CH2O质量分数峰值的变化,表征出点火的瞬态过程,并分析了不同点火响应过程的成因,进而得出点火成
本文采用大涡模拟方法对流经行波运动壁面的湍流进行研究.物理模型为半槽道,上边界采用自由滑移条件,下边界为满足无滑移条件行波运动壁面.计算中摩擦雷诺数Re*=1000,行波的波陡度ak=0.1,其中a为波幅,k为行波对应的波数,分别计算了四种不同行波相速度c/Um=0,c/Um=0.4,c/Um=0.8以及c/Um=1.2情况下的流动.与平壁面半槽流动相比较,行波显著影响了湍流平均速度剖面,动量通量
人们在研究从层流到湍流的转捩问题时,往往会提到两个临界雷诺数。一个是由线性稳定性理论(LST)给出的临界雷诺数,一个是实际转捩能发生的临界雷诺数。一般后者要远小于前者。在一些工程技术问题中,转捩临界雷诺数的确定有重要的实际意义。但其确定迄今没有理论方法,而主要靠实验。而对一些有重要实际意义的流动,如超声速/高超声速边界层,至少在目前还无法用实验确定其转捩临界雷诺数。本文用直接数值模拟(DNS)方法
本文研究圆盘前驻点流动受上游干扰丝激励的不稳定演化过程,用基于拉格朗日观点的有限时间李雅普诺夫指数(Finite-Time Lyapunov Exponents,FTLEs)方法对流场的不稳定演化给出定量的流动显示,并用动力学模态分解(Dynamic Mode Decomposition,DMD)技术分析不稳定模态,最后使用稀疏提升DMD方法给出降维表达。
在湍流射流火焰稳定机制的研究中,抬升火焰是一种极其重要的燃烧模式.最近的研究表明在高温废气稀释条件下,自点火是抬升火焰的主要稳定机制.Medwell等人根据实验观察,发现了一种新的火焰稳定机制,是一种称之为过渡火焰的燃烧状态,并同时对过渡火焰的火焰结构给出了定性的描述.本文采用LES/FPV方法,模拟出过渡火焰稳定的抬升火焰,并通过主要前体物和温度分布的特点,详细对比了过渡火焰稳定的抬升火焰与自点
本研究通过直接数值模拟对各向同性湍流中初始排布于平面上的自传播片元的主曲率和平均曲率进行统计分析。片元的控制方程由隐式二阶龙格库塔算法求解。为了保持曲率张量的对称性,预测步中的曲率张量转置被用于修正步的计算。发现存活片元曲率的概率密度分布函数与预混火焰直接数值模拟中的相应结果相似。在一定范围的雷诺数与自传播速度下,随着自传播速度的增大,片元主曲率分布的范围随之减小。考虑片元平均曲率均值为负,而其面
本文研究了如何利用三维雷诺平均Navier-Stokes求解程序、eN数据库方法和横流转捩准则相互耦合来预测无限展长后掠机翼边界层的转捩问题。首先探究了应用Navier-Stokes方程的解直接提取层流边界层的各项流动参数的精度问题并与求解边界层方程得到的结果进行了对比,结果表明在一定的网格精度和收敛情况下,直接提取的结果具有较好的精度。流向不稳定性(Tollmien-Schlichting)引起