壁湍流标度律的实验研究

本文利用高分辨率、高帧率PIV系统对湍流边界层中的脉动速度结构函数及标度律进行了实验研究。实验是在动量损失厚度雷诺数Reθ=3069下测量平板湍流边界层的二维瞬时速度场。利用在动量损失厚度雷诺数3069下测得的数据,对多种脉动结构的标度律进行了研究,结果表明流向脉动速度u’的统计结构量均存在明显的标度律,且标度指数与sL标度律基本吻合,只是随尺度的不同而略有不同,且呈现一定的规律性。     

湍流各向同性回归过程的非线性模化

本文通过对不同湍流结构衰减过程的研究，发展一个成功描述“馅饼”湍流和“雪茄”湍流衰变的压力一应变相关项中的慢速项的模式。根据充模式应满足的可实现性条件，本文对各向性归过程模式进行了分析，得到了模式系数所必须满足的一个有普遍意义的重要等式。本模式满足了可实现性条件。通过计算本文验证了模式的瞬时行为，并与各向同性回归过程的实验数据进行了比较，结果表明本文模式成功地捕捉到了各向同性回归过程所表现的非线性     

用一种改进的κ—ε模型预测复杂湍流

Ｎａｇａｎｏ和Ｈｉｓｈｉｄａ提出了一个改进的κ－ε模型以计算壁湍流，并在简单流动的计算中得到验证，本文应用这一模型对突缩管内湍流，受限同轴射流和绕障碍物的二维渠道进行了数值预测，结果表明，引进流线曲率修正，该模型可以正确预测二维复杂流动的时均流速。     

壁湍流猝发和自由表面波破碎条件

应用G.K.Batchlor交界面流动的边界条件和小扰动稳定性理论,给出了壁湍流猝发、边界层边界的夹带和自由表面波的破碎条件和解释。发现这些现象可作为类比的相似流动来研究。当在边界层假设中保留p/n的边界层厚度的高阶小量(即p/n≠0),就可得到湍流的猝发现象。     

各向异性对无切变边界层与轴对称应变湍流特性的影响

本文运用湍流快速畸变理论对各向异性条件对无切变边界层及轴对称应变湍流特性的影响进行了探讨，对无切变边界层，所进行扮析与实验资料表明，此时各向异性的影响在于增加纵向紊动强度及减小横向紊动强度，但其对垂向紊动影响甚小，对轴对称应变湍流，本文也对紊动强度与雷诺应力随向各异性条件的变化进行了分析。     

船舶粘性流动计算中湍流模式应用的比较

针对六种不同的湍流模型，本文数值模拟了油轮SR196A的粘性绕流场，计算得到的阻力系数和桨盘面处流场和试验结果进行了比较。结果表明，SSTκ-ω模型和试验结果符合较好，是目前硬件条件下比较适合船舶粘性流场数值计算的一种湍流模式，本文结果可以为复杂船型粘性流场计算中湍流模式的选取提供参考意见。     

垂直跌水池中的周期性振荡流研究

在垂直跌水池的水槽试验中,在一定的水力条件与跌水池尺寸相匹配时,跌水池内会形成舌流、滑行水流与周期性振荡流。针对实验观察的现象,采用数值模拟以及理论分析着重研究了跌水池中周期性振荡流的流动演变特性与消能机理,并初步探讨了周期性振荡流的产生机理。研究分析表明,该周期性振荡流的流态呈现有波破碎与水跃的形态,据此可将跌水池分为回流区、水平冲击区、垂直冲击区、表面振荡破碎区以及尾部漩涡区。由于流体的惯性与结构物对水流的反射作用扰动了原流场自由液面,在波和涡的相互作用下形成了周期性振荡流。     

柔性壁对湍流边界层速度型的变形影响

本文从稳定性的观点出发,研究了粘弹性柔性壁对湍流边界层的影响。由柔性壁边办层稳定性问题的特征值计算结果发同,原刚性充边界层的速度型导致流固耦合系统不稳定,对数区上移后的边界层速度型却可以使耦合系统稳定,这说明,在没有水动力学不稳定发生的情况下,柔性壁会使湍流边界层中速度型的对数区上移。     

圆管湍流近壁结构的DPIV实验研究

采用粒子数字图像测速(DPIV)对充分发展的圆管湍流进行了研究,测量结果和直接数值模拟结果的比较,表明作者开发的DPIV技术可取得满意的精度。在此基础上通过瞬时脉动速度场对圆管湍流的近壁结构进行了研究,并在近壁结构中检测出涡诱导的喷发和扫掠、低速条带和流向涡结构等拟序结构,而且发现低速条带和涡的诱导是低速流体喷发的必要条件。     

T型叉管流场的数值计算

本文采用两方程k-ε湍流模型,应用有限差分法,以流体进出口的体积流量比R为基本参数,对T型叉管分叉区的流场进行了数值计算,获得了分叉区各截面的速度分布及叉管引起的压力损失。结果表明:分叉区域的流动非常复杂。计算结果与Popp等人的实验数据相吻合,表明本文的数值计算是成功的。     

三维紊流数值研究

本文针对复杂三维水流所具有规则边界、自由表面及各向异性，引入通度概念处理不规则计算边界，用ＶＯＦ法追踪自由表面，采用修正的ｋ－ε模型封闭Ｒｅｙｎｏｌｄｓ方程，分别计算了实用重力坝及其下游戽式消力池中水流流场和一个三维水跃流场。计算结果较好地与实验结果符合。     

淹没紊动射流三维流场特性的数值模拟

采用RNGk-ε紊流模型对有限空间的单孔、双孔紊动射流的流场进行了三维数值模拟研究。研究结果表明:无论入流条件如何变化,经无量纲处理后的轴线流速分布曲线几乎都落在同一条无量纲速度分布曲线上,说明流动存在相似性。双孔射流时,流场存在分区结构,在不同的喷嘴间距下,射流的卷吸程度不同,S/D越大,射流之间的卷吸掺混作用越弱。     

角区湍流场的实验测量和数值模拟

本文首先对角区湍流场作了详尽的测量，包括平板壁面和翼型表面上的压力分布，角区流场在来流，绕流以及尾流共十个横截面上的平均速度，脉动速度，湍动能和Ｒｅｙｎｏｌｄｓ应力，然后应用拟压缩性方法，在曲线坐标系下求解Ｎ－Ｓ方程选取了Ｂ－Ｌ湍流模式，对角区湍流场进行数值模拟。最后把计算结果与实验结果进行了对比，二者符合较好。     

水轮机内部湍流计算方法研究

概述了水轮机内部流动计算近几十年的发展历史与研究现状,介绍了水轮机内部三维流动计算的控制方程及其解法以及常用商业软件,总结了湍流的数值计算方法,重点讨论了湍流模型理论,并指出水轮机内部湍流计算正朝着全三维、小尺度、瞬时化处理发展。     

紊流模型理论的发展与现状

讨论了紊流数值模拟的发展历史、现状和趋势,比较了各类紊流模型的优缺点和适用范围。多重尺度和非线性模型正逐步应用于工程计算;大涡和直接数值模拟也取得了一些研究成果。     

壁面处湍流状况测试研究

讨论并采用电化学方法，测试矩形管壁面处速度梯度及湍流强度，分析并实验探讨了离子迁移方向对测试电极动态响应的影响，将测试结果与同样条件下激光测速仪在近壁处温度结果进行了分析比较，与其他在圆管流动测试中得出的结论不同，测试结果表明，矩形管壁面外流体相对湍动强度随流量增大而减小，在高雷诺数下趋近常数。     

紊流场中固体颗粒运动轨迹的Lagrangian模型

本文用标准稳态K-ε双方程二阶湍流封闭模型模拟流场,在全面考虑固体颗粒受力情况的基础上,用跟踪颗粒运动的Lagrangian方法描述球形固体颗粒运动,数值求解了紊流场和颗粒运动轨迹。数值计算结果与实验结果相比是令人满意的。     

应力代数及低雷诺数的湍流数学模型在重叠式排取水口工程中的模拟计算

本文应用应力代数及两种低雷诺数的湍流数学模型对二维重叠式排取水口工程进行了数值计算。计算结果表明:应力代数高雷诺数及双方程低雷诺数的湍流数学模型的计算结果是合理的。流场、温度场及热水回归率与出口密度佛氏数的关系的计算结果均与实验结果一致。但应力代数低雷诺数的湍流数学模型的计算不太合理,流场、温度场的计算结果与实验结果仍有一些不可忽视的差距。因此,对该模型的模拟技术尚待今后进一步改进。     

论振荡旋涡对（OVP）流动系统的Melnikov函数

本文运用分析技巧，对〔１〕中振荡旋涡对（ＯＶＰ）流动相应的复杂系统（３，８）作了深入细致地数学处理，并完整地给出了系统（３．８）零相截层上Ｍｅｌｎｉｋｏｖ函数之解析表达式，为更深层次理论分析提出具体有效的依据。