旋转椭圆截面螺旋管道内的二次流.PDF

维普资讯 第 53卷 第 10期 化 工 学 报 vo1．53 № 10 2002年 10月 Journal of Chemical Industry and Engineering (China) October 2002 旋转椭 圆截面螺旋管道 内的二次流 章本照 印建安 苏霄燕 张金锁 (浙江大学力学系，浙江 杭州 310027) 摘 要 根据张量分析推导出旋转螺旋直角坐标下 Dean问题的控制方程 ，以Dean数 D为小参数采用摄动方法 获得椭圆截面旋转螺旋管道 内黏性流动的摄动解 ，结果表 明该流动受 4个参数的影 响：D(D =2Re )，叩(叩= r／xRe)，( =292COSa／kU)，(a／b)．并讨论 了各个参数变化时截面二次流形态的复杂变化 ．结果还表明一阶挠 率项不影响圆截面旋转螺旋管道内的黏性流动 ． 关键词 二次流动 螺旋管道 旋转 科氏力 中图分类号 TQ021．1 文献标识码 A 文章编号 0438—1157 (2002)10～0997—06 SECoNDARY FLoW IN R0TATING HELICAL ELLIPTICAL PIPE ZHANG Benzhao，YIN Jian’an，SU Xiaoyanna dZHANG Jinsuo (DepartmentofMechanics，Zh~iangUniversity，Hangzhou310027，Zhejiang，China) Abstract In thispaper，thesteadyN —Sequationsinarotatinghelicalrightanglecoordinatesarepresented firstly．Theflow inarotatinghelicalellipticalpipeisstudiedbyusingthemethodwithwhichDeanstudiedthe flow inastationarycurvedcircularpipe．Thestudyindicatesthattheflow isaffectedbyfourparameters：De an numberD(D = 2Re )，parma eterr／(叩= r／xRe)，prama eter ( = 2~COSOt／U)andaxialaspectratio (a／b)．Theeffectsofdifferentcontrolprama etersonflow behaviorsareanalyzedindetail．Theresultsofthis paperalso indicatethatthefirstorderoftorsionhasnoeffectontheflow intherotatinghelicalcircularpipe． Keywords secondaryflow ，helicalpipe，rotating，coriolisforce 圆截面[2--6J和矩形截面l7 0J的平 面弯管 ，对于螺 引 言 旋管的研究报道较少 ．文献 [11]认 为在 圆截 自从 Ludwieg[1_首次利用动量积分法对正旋转 面旋转螺旋 管道 内最多存在两个二次涡 ，而文献 (旋转方 向与轴向主流方 向相 同)正方形截面弯管 [12]利用摄动方法求解了圆截面旋转螺旋管道 内的 内流动进行了理论分析以来 ，旋转管道 内流体流动 流动，认为当科 氏