湍流模型在平板边界层分离流动中的应用

湍流边界层分离是自然界中常见的一种现象,由于其灵敏性,实验难度相当大,所见成功的实验少之又少。本文就目前比较流行的几种湍流模型（如κ－ε系列,κ－ω系列）应用于湍流平板边界层分离流动的计算,并就预测结果与直接数值模拟结果进行了比较。     

湍流模型在平板边界层分离流动中的应用

湍流边界层分离是自然界中常见的一种现象,由于其灵敏性,实验难度相当大,所见成功的实验少之又少.本文就目前比较流行的儿种湍流模型(如к-ε系列,к-ω系列)应用于湍流平板边界层分离流动的计算,并就预测结果与直接数值模拟结果进行了比较.     

二维机翼边界层的数值计算

直接在贴体自然坐标系下对二维水翼的边界层进行数值计算。边界层的数值求解采用了二种不同的方法(均用零方程模式来描述湍流应力),计算结果与实验数据吻合良好。     

椭球体有攻角绕流对称面上三维湍流边界层的数值计算

本文应用零方程模型和二方程模型计算了椭球体有攻角绕流对称面上的三维湍流边界层.对k-ε二方程模型的外边界条件的形式进行了分析和归纳,给出了确定准则.对过渡区的处理进行了较为详细的讨论.计算中也探讨了来流攻角、来流速度以及椭球体几何形状对流动的影响,计算结果与实验数据吻合良好.     

固粒穿过液体湍流边界层的运动

重力选矿中的分选过程多在近壁面进行，由于近壁的湍流边辊导存在着很大的速度梯度和浓度梯度，固粒在穿过湍流边界层时的运动和穿过主流区域，在运动机理上存在着根本性的不同，应该分别加以考虑，此外，固粒在液体湍流国界层中的受力分析与在气体边界中也大不同，须另加研究，本文讨论液体湍流边界层的速度分布，对固粒穿过液体湍流边界层的受力进行分析，最后计算固粒穿过液体湍流边界层的轨迹，分析中略去固粒间相互作用的影响及     

利用线阵估计湍流边界层起伏压力模型参数

湍流边界层起伏压力模型是预报水听器阵流噪声及流激水下结构振动和声辐射的基础,但湍流边界层起伏压力模型(如Corcos模型)都为经验模型,含有多个需要试验确定的待定参数,其中包括点功率谱密度与迁移速度.在此利用一条20元小阵元(6mm)密排线阵在水洞中的测量数据估计湍流边界层起伏压力的波数频率谱,通过估计迁移峰谱密度级估计湍流边界层起伏压力的点功率谱密度级,利用高分辨率波数谱估计方法估计迁移波数并计算迁移速度.与利用单个水听器测量点功率谱密度及利用两个水听器相关时延测量迁移速度的方法相比,本文采用的方法在波数域分离了迁移峰和低波数的背景干扰,提高了置信度.数据分析结果表明,水洞中湍流边界层起伏压力的归一化迁移速度为0 75±0 05,点功率谱密度随流速的4～6次方增长.     

固粒穿过液体湍流边界层的运动

重力选矿中的分选过程多在近壁面进行，由于近壁面的湍流边界层存在着很大的速度梯度和浓度梯度；固粒在穿过湍流边界层时的运动和穿过主流区域，在运动机理上存在着根本性的不同，应该分别加以考虑此外，固粒在液体湍流边界层中的受力分析与在气体边界层中也大不同，须另加研究本文讨论液体湍流边界层的速度分布，对固粒穿过液体湍流边界层的受力进行分析，最后计算固粒穿过液体湍流边界层的轨迹分析中略去固粒间相互作用的影响及固粒对湍流边界层的影响，即只考虑稀相的液固两相湍流边界层的特性     

平板边界层湍流的数值分析

对于不可压缩平板边界层的时间模式的直接数值模拟（DNS）而言,在转捩后继续计算,就可以得到湍流直接数值模拟结果．分析计算结果发现,当湍流充分发展后,其平均流剖面、各种量的脉动均方根值和雷诺应力等沿平板法向的分布都具有相似性．不过,从转捩完成至湍流充分发展之间有一过渡过程,其间上述相似性不成立．这一结果为简化但又较准确地计算工程技术问题中的湍流提供了一种可能性．此外,还分析了其他一些湍流特征,如形状因子和位移排移厚度随时间的演化规律．为了观察到相干结构,须将展向的计算域缩小一半,以增加分辨率,研究结果表明,湍流边界层近壁区存在相干结构,其主要表现是准流向涡或涡对．     

S_1流面上带层流分离气泡的边界层的求解方法

文中建立了S_1流面边界层积分方程,吸入方程及无粘流与边界层相互作用选代解法。文中应用边界层积分方程反解法同无粘流与边界层相互作用模型进行迭代,求解了带有分离气泡的S_1流面边界层。文中的算例表明,计算结果与实验结果符合很好。     

用平均速度剖面法测量湍流边界层壁面摩擦速度的对比研究

介质阻挡放电（DBD）激励器具有重量轻、无运动部件、易用及响应快等优势,在流动控制应用中受到广泛关注。等离子体湍流边界层减阻是DBD流动控制诸多应用之一,但DBD湍流减阻机制还需进一步探究。文章通过试验研究来流速度为10 m/s时DBD激励对平板湍流边界层摩擦阻力的影响。试验使用油膜干涉法测量摩阻的变化,利用热线风速仪和粒子图像测速系统（PIV）得到边界层内速度分布。其结果显示,在等离子体激励的作用下,测得的壁面摩擦因数减小。等离子体激励通过减小边界层缓冲层和对数区的速度,减少雷诺切应力以及湍动能,抑制了相干结构的发展,从而达到减阻的效果。

     

厚壁面湍流边界层对圆柱脱涡影响的实验研究

在风洞中,用热线风速仪和压力传感器进行嵌入湍流边界层内的圆柱脱涡实验研究.测量了尾涡脱落频率和平板表面压强脉动,目的是分析当圆柱嵌入空气湍流边界层的情况下,间隙比值对尾涡脱落频率及壁脉动压强的影响.实验结果得到了尾涡无量纲频率S t随间隙比及雷诺数的变化情况,壁脉动压强周期性成分的变化规律,还得到了在一定雷诺数下,圆柱对边界层速度的影响范围,为今后的工作和研究提供了实验依据.     

大气边界层中天线风载特性的数值分析

基于Reynolds时均N-S方程和RSM湍流模型,以大气边界层中具体地貌的风速剖面为入口边界条件,对某一车载雷达天线的风载进行数值模拟,得到天线的阻力系数;并与目前天线设计采用的均一风速为边界条件的计算结果进行比较,研究了工作高度、风速、地貌等因素对大气边界层中天线风载特性的影响。计算结果表明,大气边界层中天线的阻力系数随工作高度及风速的增加而增大;而地面粗糙度对天线阻力系数的影响则由天线相对于标准参考高度的位置决定。     

表面活性剂减阻水溶液在紊流边界层中的流动结构

为揭示表面活性剂减阻水溶液在边界层中的减阻力学特性,使用二维激光多普勒测速仪（LDV）对十六烷基三甲基溴化铵和伴随盐水杨酸钠的减阻水溶液在零压梯度紊流平板边界层中的流动结构进行实验研究。结果发现,与水流相比,减阻水溶液的主流方向脉动强度峰值出现位置远离壁面,在靠近边界层中部,出现第二峰值,并处于非“剪切诱导状态（SIS）”;雷诺应力的象限构成中,上喷流（Ejection）和下扫流（Sweep）的贡献明显被抑制以致使雷诺应力沿整个边界层内部基本为零;在主流速度脉动能谱中,低频运动强度大于水流,而高频运动强度低于水流。结果说明表面活性剂减阻水溶液具有降低紊流脉动各个成分相关度、提高流动结构尺度的作用。     

放置翼型的槽道湍流的实验研究

在槽道底部放置翼型导致的压力梯度的变化大大增加了槽道湍流的复杂性。通过激光多普勒测速仪（LDV）对放置翼型的槽道湍流进行了实验测量,并进行了初步的统计特性分析。研究发现,压力梯度对湍流统计特性有明显影响,并且翼型前后出现了湍流的逆梯度输运现象,逆梯度输运区域随着压力梯度呈现有规律变化。     

小尺度沟槽面边界层湍流参数的测量

利用二维激光多普勒测速仪对零压力梯度下光滑面和小尺度沟槽面的沟槽及峰上部区域中湍流边界层流场进行了对比测量。着重考察了在相同流动条件下两位置的平均速度、流向速度脉动强度、高阶矩以及雷诺剪应力的分布特性。实验中发现 :沟槽能够增加粘性底层的厚度 ,减小壁面剪切力 ,有减阻效应。而此处的流向速度脉动的强度、高阶矩以及雷诺剪应力在距离壁面的某一区域中有减小或降低现象 ,说明沟槽具有削弱湍流湍动的功能 ;而峰上部的湍流统计平均量则表现出与槽相反的结果或趋势。同时还讨论了该沟槽面减阻的原因     

基于N-S方程模拟叶栅湍流分离及尾迹流动

采用了一种求解任意坐标系下二维不可压流Ｎ－Ｓ方程的有限体积法。基于非交错网格并结合一种高阶ＴＶＤ对流新格式对叶栅湍流分离流动和尾迹流进行了详细的数值模拟。采用了两种不同的湍流双方程ｋ－ ε模型。数值结果与实验结果比较,表明了本文方法精度高,稳定性好。