Taylor-Couette湍流的直接數(shù)值模擬研究.pdf

1、本文采用直接數(shù)值模擬方法(DNS)研究了同心旋轉(zhuǎn)圓筒Taylor-Couette湍流。詳細(xì)討論了雷諾數(shù)、半徑比、外壁面反向旋轉(zhuǎn)對(duì)大尺度Taylor渦結(jié)構(gòu)及湍流特性的影響。量化了Taylor渦對(duì)湍流特征統(tǒng)計(jì)量的貢獻(xiàn)，對(duì)相關(guān)的流動(dòng)機(jī)制作了進(jìn)一步的探討。
　　通過(guò)研究雷諾數(shù)對(duì)Taylor-Couette湍流的影響發(fā)現(xiàn)，隨著雷諾數(shù)的增大，流動(dòng)湍化程度增強(qiáng)，具體表現(xiàn)為:內(nèi)壁面剪切作用增強(qiáng)，湍流脈動(dòng)峰值逐漸靠近內(nèi)壁面;同時(shí)流場(chǎng)中的大尺度Tay

2、lor渦結(jié)構(gòu)漸漸扭曲，Taylor渦對(duì)湍流統(tǒng)計(jì)量的貢獻(xiàn)逐漸降低;高雷諾數(shù)下湍流脈動(dòng)的生成、耗散和再分配等動(dòng)力學(xué)過(guò)程增強(qiáng)，尤其是徑向脈動(dòng)對(duì)湍動(dòng)能的再分配作用變得更為突出。
　　通過(guò)研究半徑比對(duì)Taylor-Couette湍流的影響發(fā)現(xiàn)，隨著半徑比的增大，隨機(jī)脈動(dòng)對(duì)湍流統(tǒng)計(jì)量的貢獻(xiàn)減弱，而大尺度Taylor渦的貢獻(xiàn)增強(qiáng)。對(duì)于小半徑比的Taylor-Couette湍流，流場(chǎng)主要是隨機(jī)脈動(dòng)占主導(dǎo)，并且有相當(dāng)一部分湍動(dòng)能是來(lái)自于流體徑向脈動(dòng)