【摘 要】
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该文使用直接数值模拟(DNS )方法,通过谱方法结合嵌边法求解非线性的Navier-Stokes方程,来研究由圆管壁面引入的(PSB)扰动作用下,圆管流动沿流向的空间演化规律及其相应的时
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该文使用直接数值模拟(DNS )方法,通过谱方法结合嵌边法求解非线性的Navier-Stokes方程,来研究由圆管壁面引入的(PSB)扰动作用下,圆管流动沿流向的空间演化规律及其相应的时间演化过程.该文计算中流动的雷诺数选定为3000,PSB扰动的周向波数选定为1,扰动频率选定为0.5,扰动宽度选定为π.在这一组参数下,该文研究了不同扰动幅值的PSB扰动作用下圆管流动的转捩过程,首次给出圆管流动从层流转捩到湍流的时空演化全过程,发现了圆管流动的二次转捩现象,并进一步揭示了发卡涡是圆管流动转抿中的主要结构,流动的转换过程与发卡涡的演化直接相关. 在一定扰动参数情况下,壁面引入PSB扰动的圆管流动中会存在三种转捩状态,第一种是塞流,第二种是二次转捩,第三种是强扰动旁路转捩.除扰动幅值外,PSB扰动宽度是影响流动转捩的另一个重要因素,较宽的扰动区可以形成流动中的更强的发卡涡,促进转捩发生.圆管转换过程中发卡涡占主导地位,当扰动频率较低时,每一个发卡涡可以得到较长时间的PSB扰动激励,使得其强度较高,促进转换发生.
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