幂律流体在内管做行星运动的环空中流动的二次流

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所谓内管做行星运动的环空是指:构成环空的内管不仅绕其自身轴线自转,而且还同时绕环空外管的轴线公转。研究非 Newton 流体在内管做行星运动的环空中的流动具有学术理论意义和工程实际意义。 本文研究了幂律流体在内管做行星运动的环空中的流动的二次流分布。 在理论上,引入了非惯性坐标系,使得流体在内管做行星运动的环空中的流动的分析变得大大简化;由流动的连续性引进了流函数,使流体动力学基本方程的未知量的个数减少一个;由Descartes 直角坐标系向双极坐标系的变换,使流体动力学基本方程的求解域由偏心环域变为矩形域,从而在非惯性双极坐标系中建立了这种复杂流动的流函数—轴向速度方程及边界条件方程。 在计算上,利用上述流函数—轴向速度方程及边界条件方程,采用有限差分方法数值计算了幂律流体在内管做行星运动的环空中流动的二次流分布,绘制出二次流分布图,分析了二次流分布与偏心度、内管自转和公转速度之间的关系。并以牛顿流体为例,把利用本文的数值计算结果所绘制出的二次流分布与利用解析解计算结果所绘制出的二次流分布做了对比,结果吻合较好,说明了本文对幂律流体在内管做行星运动的环空中流动的二次流分布的数值求解方法是正确的。
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