不同相位壁面局部微振动诱导边界层大涡结构

《不同相位壁面局部微振动诱导边界层大涡结构》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第42卷第1期2010年2月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics不同相位壁面局部微振动诱导边界层大涡结构曹卫东施卫东李跃(江苏大学流体机械工程技术研究中心，镇江，212013)V01．42No．1Feb．2010摘要：以平板边界层Blasius解为基本流，利用直接数值模拟的方法求解三维不可压缩N—S方程，研究了边界层中不同初始相位壁面局部微振动诱导大涡结构的过程。计算结果表明：壁面扰动初始相位为0或兀，大涡结构的初始扰动速度场完全相反，初始相位为0

2、时，大涡结构演化时无论其扰动速度幅值、高低速条纹结构，流向涡量均随时间的增加而增长，壁面平均切应力明显大于平板边界层流动，近壁平均速度剖面变得饱满；初始相位为耳时，诱导形成的大涡结构较弱。壁面局部微振动可诱导边界层内形成大涡结构。失涡结构演化特性与局部微振动初始相位密切相关。关键词：振动；相位；边界层；大涡结构中图分类号：V211．3文献标识码：A文章编号：1005-2615(2010)0l—0052—06CoherentStructuresInducedbyLocalVibrationontheWallwithDifferentIn

3、itialPhasesinBoundaryLayerCaoWeidong，ShiWeidong，LiYue(TechnicalandResearchCenterofFluidMachineryEngineering，JiangsuUniversity，Zhenjiang，212013，China)Abstract：Coherentstructuresindueedbylocalvibrationonthewallwithdifferentinitialphasesarein—vestigatedbydirectnumericalsim

4、ulationtosolveincompressibleNavier—Stokesequation．ThebasicflowiStakentobetheBlasiusboundarylayeroftheflatplate．ResultsshowthattheinitialdistributionofcoherentstructuredisturbancevelocityiSalmostadversewhentheinitialphaseofthelocalvibrationiSe—qualtozeroand7c．Iftheinitia

5、lphaseofthelocalvibrationisequaltozero，thedisturbancesamplitude，higherandlowerspeedstreaks，streamwisevorticesareincreasedwiththetime．Andaverageshearstressesonthewallarelargerthanthatoftheboundarylayer，theprofileofthestreamwisevelocitynearthewailbecomesplump．Iftheinitial

6、phaseofthelocalvibrationis7c，theintensityofcoherentstructuresiSfeeblish．Thus。thedisturbanceinducedbylocalmicro—vibrationonthewallrepresentstheformofcoherentstructuresintheboundarylayer。anddifferentevolvementcharactersofthecoherentstructuresarecloselyrelatedtotheinitialp

7、haseofthelocalvibration．Keywords：vibration；phase；boundarylayer；coherentstructures边界层转捩是一个经典的基础理论问题，也是现代流体力学研究的热点课题。边界层转捩的预测与控制关系到航空航天、飞行器和流体机械的设计，流体机械表面减阻、节能和温度控制等众多工程问题。按照稳定性理论，从层流到失稳，直至发展到湍流，通常认为与背景扰动的演化有关，通常转捩是从二维T—S波开始，随后发生初次失稳，并经非线性相互作用，诱导不稳定的三维扰动，出现二次失稳；产生高次谐波及高阶不

8、稳定性，最终演化成湍流状态‘¨。但大量的实验结果表明，在包括边基金项目：国家自然科学基金(10672052)资助项目；江苏高等学校优秀科技创新团队计划(苏教科[2009310号)资助项目；江苏大学高级人才启动基金(08J