槽道湍流減阻的混沌分析.pdf

1、添加劑減阻與湍流的流動(dòng)特征密切相關(guān)，而已有的研究結(jié)果表明湍流的流動(dòng)特征具有混沌特性，本論文首次將混沌理論應(yīng)用于槽道湍流減阻分析，所得結(jié)論對(duì)進(jìn)一步研究槽道湍流減阻機(jī)理具有一定的參考價(jià)值。
　　混沌時(shí)間系列分析是研究復(fù)雜非線性動(dòng)力系統(tǒng)的重要手段，包括混沌吸引子關(guān)聯(lián)維數(shù)、kolmogrov（柯?tīng)柲缏宸颍╈?、最大lyapunov（李雅普諾夫）指數(shù)和Hurst（赫斯特）指數(shù)等混沌特征量的計(jì)算。利用Matlab軟件編程實(shí)現(xiàn)混沌特征量的算法，

2、可以形成較為完整的進(jìn)行混沌時(shí)間序列分析的方法。針對(duì)加入添加劑前后的槽道湍流的兩種對(duì)比情況，通過(guò)直接數(shù)值模擬分別得到槽道湍流近壁區(qū)的粘性底層、過(guò)渡層和對(duì)數(shù)律層三個(gè)不同流動(dòng)區(qū)域中共五個(gè)不同位置的流向速度，每組數(shù)據(jù)由與時(shí)間相關(guān)的200000個(gè)速度模擬數(shù)值組成，將十組速度模擬值構(gòu)成的十個(gè)相應(yīng)的速度時(shí)間序列作為研究對(duì)象進(jìn)行混沌特性的分析。
　　以 Matlab軟件實(shí)現(xiàn)的混沌特征量算法為基礎(chǔ)對(duì)速度時(shí)間序列進(jìn)行計(jì)算，得到了各個(gè)時(shí)間序列的混沌特征

3、量的值。根據(jù)特征量的意義對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，水和添加劑減阻溶液的復(fù)雜流動(dòng)都具有混沌特性，并且二者的特征量有著明顯的差別。沿遠(yuǎn)離壁面方向，水的速度時(shí)間序列的關(guān)聯(lián)維數(shù)從2.88變化到4.58，添加劑減阻溶液相應(yīng)的從1.56變化到2.76。二者的分?jǐn)?shù)關(guān)聯(lián)維表明水和添加劑減阻溶液的槽道湍流流動(dòng)都具有混沌特性，并且水的混沌程度要大于添加劑減阻溶液的。水的最大lyapunov指數(shù)從0.0104變化到0.0420，添加劑減阻溶液的從0.0024變化到0.

4、0102。二者的最大lyapunov指數(shù)都大于0，表明水和添加劑減阻溶液的槽道湍流流動(dòng)都具有混沌特性，并且水的混沌程度要大于添加劑減阻溶液的。水的kolmogrov熵從0.15變化到0.33，添加劑減阻溶液的從0.02變化到0.07，kolmogrov熵值越大，表明系統(tǒng)的信息損失速率越大，系統(tǒng)的混沌程度越大。水的Hurst指數(shù)從0.6647變化到0.7460，添加劑減阻溶液的Hurst指數(shù)從0.9234變化到0.9877，水和添加劑減阻