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基于拉格朗日方法的水翼尾缘非定常涡旋结构研究
  • ISSN号:1001-0645
  • 期刊名称:北京理工大学学报
  • 时间:2015.7.15
  • 页码:121-132
  • 分类:O359.1[理学—流体力学;理学—力学]
  • 作者机构:[1]北京理工大学流体机械工程研究所,北京100081
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51239005,11172040)
  • 相关项目:附着型空化非定常流动特性与机理研究
中文摘要:

湍流中涡旋结构的非定常脱落是普遍存在的,其脱落规律的研究具有广泛的工程应用背景,探索有效的涡旋结构预测方法具有重大意义.采用基于拉格朗日体系的有限时间李雅普诺夫指数方法对水翼尾缘附近涡旋结构的非定常发展过程进行研究.采用大涡模拟方法对水翼周围湍流场进行计算,通过与实验结果进行对比,验证数值模拟方法的合理性与准确性.并在此基础上,对水翼尾缘的非定常涡旋结构进行分析.结果表明:尾缘涡旋非定常动态行为导致水翼动力特征准周期性波动.有限时间李雅普诺夫指数方法可以准确描述尾缘涡的非定常流动细节,拉格朗日拟序结构可以捕捉水翼尾缘涡旋结构和尾迹涡街结构的边界.

英文摘要:

Vortex shedding in turbulent flows is ubiquitous in our daily life and engineeringapplications. It is important to investigate the flow structures to predict their dynamicalbehaviors effectively. Lagrangian coherent structures (LCS) defined by the ridges of the finite-time Lyapunov exponent (FTLE) was utilized in this study to elucidate the time-dependentturbulent flows around a Clark-Y hydrofoil. The numerical simulation was performed with thecommercial code CFX, and the turbulence modeling was carried out with the large eddysimulation (LES) approach in a classical eddy viscosity subgrid-scale (SGS) turbulence model.Comparing with experiment, the numerical simulation expressed its rationality and veracity. Theresults show that vortex shedding can lead to changes of pressure distributions near the trailingedge and the hydrodynamic fluctuations. The ridge of the FTLE; field can form a LCS torepresent a barrier between particles trapped inside the vortex region and those movingdownstream. The results also indicate that the FTLE field has the potential to identify theunsteadiness of trailing edge vortex structures, and the LCS can capture the interface/barrier orthe vortex region, such as trailing edge vortex and vortex street in the wake.

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期刊论文 35 会议论文 13 获奖 2
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期刊信息
  • 《北京理工大学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中华人民共和国工业和信息化部
  • 主办单位:北京理工大学
  • 主编:黄风雷
  • 地址:北京海淀区中关村南大街5号
  • 邮编:100081
  • 邮箱:blgzw@bit.edu.cn
  • 电话:010-68912326 68913988
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-0645
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2596/T
  • 邮发代号:82-502
  • 获奖情况:
  • 全国优秀高等学校自然科学学报及教育部优秀科技期...,首届国家期刊奖提名奖,中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:17163