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湍流理论与实验
发表时间:2013-04-14 阅读次数:3624次

    转子湍流研究是流体力学中的一大理论难题,我早期在叶敬棠教授的主持下进行了湍流模式理论、湍流微结构的统计规律、流动稳定性的理论研究。近年来还致力于自由剪切流(包括:有后台阶流动、湍射流、热射流、平面混合层和轴对称混合层)湍流生成机制的研究。湍流生成机制研究从某一种角度而言就是探索流场中大尺度结构(拟序结构)的动力学行为,包括研究结构本身的拓扑特征(如轴对称环涡、螺旋涡等)及其空间演化过程,具有很大的研究价值。该课题组用实验研究的方法,捕捉到了后台阶流动的空间演化全过程(包括展向涡的卷起、配对、归并、碰撞与撕裂)。由于拟序结构的形成及其空间演化都表现为非线性特性,故给理论研究带来了巨大的困难,机理性的实验研究也难度较大。该实验室基于动力系统的观点研究拟序结构的动力学行为,研究核心为:探索对应物理空间中某种流场(拟序结构)的动力系统的特性(表现为相空间中的常微分方程系统);拟序结构的空间及参数演化所对应的动力系统的时间渐近行为的演化。在此观点的指导下,用实验的方法对反向轴对称剪切流的动力学行为进行了较为系统的研究,成功地发现了拟序结构的空间演化过程中的混沌现象和螺旋涡结构的存在。并且在研究平面混合层时也大量地发现了螺旋涡结构。在热射流研究中,首次研究了对应某种拟序结构的奇异吸引子的混沌统计特征,发现螺旋涡模式的奇扦吸引子的特征,以及开流系统进入混沌的第二种途径。研究成果在《第九届国际实验传热、流体力学和热动力学会议》和{第八届亚洲流体力学会议}等国内外学术会议上作了交流,并在《Acta Mechamica Sinica》、《水动力学研究与进展》等刊物上发表了论文。由周慧良副教授负责的研究课题"实验研究自由剪切层中拟序结构与湍流生成机制"获国家自然科学基金资助。

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