二维湍流近壁涡量产生的研究.PDF

维普资讯 一 {=) 第 8卷 第 4期 山 东 纺 织 I 学 院 学 报 Vo1．NO．4 1993年 l2月 JOURNALOFSHA~DONGCOLLEGEOYTEXTILETECHNOLOGY Dec．1993 二维湍流近壁涡量产生的研究。 A STUDY ON TH E GENERATION OF VORTICITY NEAR TH E BoDY SURFACE IN TW o DlM ENSIoNAL TURBU LENT FLoW 颜幼乎 裘品闲 陈康民 李延胜 YanYouping，QiuPinxian etal — — — — 织系) (D卵 口r删 T目 iaeer~n9) (上海机槭学院) (D印口r ‘c esea~ch) 摘要 从不可压 Navier--stokes方程出发 ． AbstractThis paperbeginsw ith N avier—Stolcese— 分析二维湍流运动固体表面 “搓 出涡量的过 quation·The process of twining out vorticity Bear 程，并求得其涡量源强度和拟涡能扩散强度 thebodysurface in twodimensionalturbulentflow 关键词 量 涡量场 涡 能扩散强度 粘附 中圉法分类号 ：0357．5 不可压流体与固体的相互作用，集中表现 为涡量场与 固体的相互作用。这里有两个侧 面 ：固体对涡量场的作用和涡量场对固体的作用．前者反映为固体产生祸量的过程，而后者 则反映为固体所受的力 因此 ，本文研究的内容具有十分重要的理论意义 LighthiiI=[l~和Batchelor[2~清晰地描述了物面产生涡量的物理过程。设在 t=t 时刻 流场无旋．则可用势方程求解流场，所得到的无旋解唯一地 由物面法向分速的边界条件决 定．而粘附条件则几乎不可避免地要受到破坏 ，结果在物面上形成了非零相对切 向速度 因 此 ，只要坚持粘附条件 ．必然在物面上产生刚好足够的涡量，使它诱导的速度场与无旋解组 合起来刚好能恢复零相对切向速度 同时，由于粘性 ，这些产生了的涡量将扩散到流体内部 从而又因流体的对流而带往下游。 由此可见，物面通过粘附条件而产生涡量 ．这就是为什么粘附条件使流体中的涡量分布 不再能任意给定的原因所在。再深入一步 ，可 说物面是通过粘附条件把动能传给流体的。 因而是通过粘附条件而对流体施加作用的。这就是为什么粘附条件在涡动力学乃至整个流 体力学中具有极其重要作用的原因所在 现在挑们就来考察二维湍流物面是怎样产生涡量的 这里首先要对涡量的源强度给出 数学定义 Lighthill首先引入[1] Q=一u= (在物面上) (1) J1 作为单位面积涡量源的定义 称为涡量源强度 。负号的意义是 ，沿物面外法 向离开物面时 ，I @ 本文收到 日期 1993．8．16 — 6 一 维普资讯 m1将减少，其最大值发生在物面。 由不可压N—S亳程： (2) pp 一一一一Vppd- z； 及雷诺方程 ： p0+十p未