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。詳細討論了雷諾數(shù)、半徑比、外壁面反向旋轉(zhuǎn)對大尺度Taylor渦結(jié)構(gòu)及湍流特性的影響。量化了Taylor渦對湍流特征統(tǒng)計量的貢獻，對相關(guān)的流動機制作了進一步的探討。
　　通過研究雷諾數(shù)對Taylor-Couette湍流的影響發(fā)現(xiàn)，隨著雷諾數(shù)的增大，流動湍化程度增強，具體表現(xiàn)為:內(nèi)壁面剪切作用增強，湍流脈動峰值逐漸靠近內(nèi)壁面;同時流場中的大尺度Tay

2、lor渦結(jié)構(gòu)漸漸扭曲，Taylor渦對湍流統(tǒng)計量的貢獻逐漸降低;高雷諾數(shù)下湍流脈動的生成、耗散和再分配等動力學(xué)過程增強，尤其是徑向脈動對湍動能的再分配作用變得更為突出。
　　通過研究半徑比對Taylor-Couette湍流的影響發(fā)現(xiàn)，隨著半徑比的增大，隨機脈動對湍流統(tǒng)計量的貢獻減弱，而大尺度Taylor渦的貢獻增強。對于小半徑比的Taylor-Couette湍流，流場主要是隨機脈動占主導(dǎo)，并且有相當一部分湍動能是來自于流體徑向脈動