湍流邊界層的直接數(shù)值模擬研究.pdf

1、眾所周知，湍流邊界層流動現(xiàn)象廣泛存在于動力、化工、能源等工程領(lǐng)域，其中看似無序的運(yùn)動中，其實(shí)包含著許多不同尺度的擬序結(jié)構(gòu)。迄今為止，對于這些結(jié)構(gòu)的定義、產(chǎn)生機(jī)理、識別檢測以及各尺度之間的強(qiáng)非線性相互作用機(jī)理等基礎(chǔ)問題，仍未被人們所深入認(rèn)知。近幾年來，隨著實(shí)驗(yàn)設(shè)備的改進(jìn)和計算機(jī)水平的不斷提高，人們對于擬序結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生機(jī)理及其相互作用關(guān)系的研究非?；钴S。
　　本文主要發(fā)展了一套中高雷諾數(shù)下的通用高精度大規(guī)模并行直接數(shù)值模擬方法。通過對簡

2、單流動以及具有精確解問題的求解驗(yàn)證，證明本文發(fā)展的算法的精確性以及可靠性。
　　同時，本文對三維槽道內(nèi)等溫和非等溫湍流槽道等復(fù)雜流動進(jìn)行了研究，驗(yàn)證了本文計算方法在預(yù)測湍流復(fù)雜流動的準(zhǔn)確性。同時，對槽道內(nèi)部大尺度渦結(jié)構(gòu)、條紋結(jié)構(gòu)，以及Q2和Q4事件等現(xiàn)象的產(chǎn)生和發(fā)展進(jìn)行了詳細(xì)的分析和討論，并比較了等溫和非等溫情況下槽道流動的不同特征。
　　最后，對空間發(fā)展的等溫和非等溫平板邊界層由層流感受擾動、轉(zhuǎn)捩至充分發(fā)展湍流的全過程進(jìn)行