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湍流稳定性理论
来源:    日期: Tue Jun 19 10:16:00 CST 2018      点击率: 2422

研究背景

本研究方向是周恒院士领导的课题组的基础研究方向,至今已开展了二十多年的研究工作。对可压缩和不可压缩流体均做了大量的研究,尤其在不可压缩流体方面的研究已取得了一系列国际上首创的具有重要意义的和世界先进水平科研成果,多次获得国家和省部级科技奖励,如国家自然科学二等奖一项、国家教委科技进步一等奖二项、天津市自然科学一等奖一项。在国内外刊物发表有关论文100余篇,出版研究专著"流动稳定性"一本。

本研究方向多年来承担着多项国家级科研项目,包括三项国家自然科学基金重点项目,一项国家科技部"九五攀登计划"项目,多项国家自然科学基金项目和博士点专项科研基金。

湍流及流动稳定性问题是流体力学的关键基础问题之一。开展流动稳定性及湍流的研究,对认识不同流动状态的特性,解决工程技术问题,促进科学技术进步都具有重大的意义。


 

流动稳定性理论的研究


1.研究并解决了线性扰动满足的Orr--Sommerfeld方程这一非自伴随方程的特征值问题及展开定理,证明了展开式具有一致及绝对收敛性。推广了Liapounoff方法,并用其证明了条件稳定性定理

2.将非线性振动理论中的K—B法推广到流动稳定性理论中,提出了"人为中性"的方法,解决了弱非线性理论不能用于非中性的困难

3.利用"人为中性"的方法研究了平面Poiseuille流中共振三波的演化问题,提出了弱非线性相互作用导致转捩的一种重要的可能途径

4.利用流动稳定性的弱非线性理论,研究了用柔性壁推迟转捩的机理

5.对已流行30多年的弱非线性理论进行了分析,指出了该方法存在的本质缺陷,并提出了改进的办法

image028.jpg

 混合层中不稳定扰动的演化过程


image029.jpg       边界层中不稳定波的三维演化

湍流相干结构的研究

将流动稳定性理论用于湍流相干结构形成机理的研究,分别提出了边界层底层及外区相干结构的动力学理论模型,将此模型用于湍流中标量输运的计算中。在国际上第一次可以合理地说明从实验及直接数值模拟所发现的有关相干结构的重要现象。这方面的成果已被人用于处理湍流近壁区的湍流模式问题并取得了可喜的进展。

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