《流体力学基础问题研究发展高级讲习班讲义教案课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《流体力学基础问题研究发展高级讲习班讲义教案课件（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、流体力学基础问题研究发展高级讲习班讲义教案课件 目录目录动边界流动数值模拟方法及其应用吴锤结湍流研究的几个问题王晋军流动控制研究的若干问题明晓标量湍流特性与LES模拟崔桂香空化与强非线性自由表面流动刘桦边界层流动稳定性及转捩的研究罗纪生湍流的大涡模拟何国威鱼类游动实验研究及仿生技术尹协振动边界绕流和激波、湍流旋涡分离流的数值模拟陆夕云动边界流动数值模拟方法及其应用吴锤结湍流研究的几个问题王晋军流动控制研究的若干问题明晓标量湍流特性与LES模拟崔桂香空化与强非线性自由表面流动刘桦边界层流动稳定性及转捩的研究罗纪生湍流的大涡模拟何国威鱼类游动实验研究及仿生技术尹协振动边界绕流和激波、湍流旋涡分离流
2、的数值模拟陆夕云动边界流动数值模拟方法及其应用吴锤结11大连理工大学航空航天学院大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室详细摘要动边界流动问题在自然界和工业中普遍存在，但因无论在理论、计算和实验研究中都存在极大困难，因此人们对其中的流体力学机理了解甚少。 本报告从动边界流动的数值模拟方法及其应用的角度，一方面介绍各种动边界数值模拟方法，另一方面从应用的角度考察动边界数值模拟方法的各种应用。 由于动边界数值算法种类繁多，受能力和水平所限，本报告将仅讨论如下问题 一、动网格方法1.ALE方法及其在直行波壁与圆柱动波浪壁流动控制中的应用；2.ZETA程序及其在动波浪壁翼型绕流控制中的应用；3.有限
3、体积动网格方法及其在动波浪壁圆柱绕流控制、最优智能物面流动控制和摆动波浪板最优摆动规律研究中的应用；4.有限元动网格方法及其在颗粒流直接数值模拟中的应用； 二、拉格朗日动边界方法1.格子玻尔兹曼颗粒运动与生长直接数值模拟研究；2.风沙流大涡模拟及沙漠地貌形成与演化研究； 三、自由表面的VOF方法1.气泡运动及其演化的直接数值模拟研究；2.多种介质的流动混合研究；1吴锤结，教授，大连理工大学航空航天学院，电子邮件cjwudutdlut.,个人网站202.118.74.32 四、浸没边界方法1.鱼群自主游动及其控制；2.运动壁面附近激波与多涡列的相互作用研究.最后，我们讨论了流体力学的未来研究方向
4、，认为湍流是流体力学永恒的研究课题，对其研究将持续进行，除此之外，未来流体力学的主要突破方向将主要集中在如下两个方面 一、动边界(包括运动固体或柔性体边界、主动或被动变形的物体表面、自由表面、不同流体界面等)处的涡动力学特性及其控制的研究。 该研究将带动整个流体力学学科从主要研究相对静止不动的对象转向研究自然界和工程领域大量存在的动边界问题； 二、超声速与高超声速流中的激波、旋涡、声波相互作用、稳定性和共振的研究。 该研究将对国防、航天、航空中的一些关键技术问题的解决发挥重要作用。 致谢衷心感谢国家自然科学基金委员会数理学部力学处多年来的支持和帮助！关键词动边界数值算法；动网格算法；拉格朗日动
5、边界方法；自由表面的VOF方法；浸没边界方法参考文献参考文献注在“流体力学基础问题研究进展高级讲习班”上将提供报告和相关论文的pdf文件。 1.马晖扬;吴锤结,旋涡与水面相互作用研究,力学学报,1995年05期.2.吴锤结;马晖扬,旋涡、湍流与自由表面的相互作用,力学进展,1997年03期.3.吴锤结;王安;马晖扬,三维涡环与自由表面的粘性相互作用,水动力学研究与进展(A辑),1997年04期.4.朱广圣;吴锤结,应用自适应网格方法研究着火和燃烧反应流动,计算物理,1997年06期.5.卢泽民;吴锤结,气体环流生化反应器挡板对流场和传质的影响,农业机械学报,1999年05期.6.Wu,C.J.
6、,Xie,Y.Q.&Wu,J.Z.,“Fluid rollerbearing”effect andflow control,Acta MechanicaSinca,xx,19 (5):476-484.7.Wu,C.J.&Wang,L.,Adaptive optimalcontrol ofthe inpressibleflow aroundan airfoilwith smartsurface,Recent Advances in Fluid Mechanics,eds.Fenggan Zhuang&Jiachun Li,Tsinghua Univ.Press&Springer,xx,743-7
7、48.8.吴锤结、周菊光,悬浮颗粒运动的格子Boltzmann数值模拟,力学学报,xx,36 (2):151-162.9.王亮、吴锤结,用最优物面对非定常分离流进行最优自适应控制,力学学报,xx,37 (6):764-768.10.张淑君;吴锤结;王惠民,单个三维气泡运动的直接数值模拟,河海大学学报(自然科学版),xx年02期.11.张淑君;王惠民;吴锤结,悬浮颗粒运动的数值模拟方法进展,河海大学学报(自然科学版),xx年06期.12.吴锤结;李霞,三维气泡与自由表面相互作用的直接数值模拟,固体力学学报,xx年S1期.13.王亮;王明;吴锤结,自主推进俯仰震荡翼型的数值模拟研究,固体力学学报,
8、xx年S1期.14.关晖;吴锤结;涂善东,Y形冲击射流微混合器流场结构和混合特性的三维数值模拟研究,固体力学学报,xx年S1期.15.张淑君;吴锤结;王惠民,界面模拟方法在气泡运动领域的应用述评,河海大学学报(自然科学版),xx年06期.16.Guan,H.,Wu,C.J.&Tu,S.T.,Three-Dimensional Numericalstudy of flow structuresof impingingjets indifferent Ytyped micro-mixers,International Journalof NonlinearSciences andNumerical
9、 Simulation,xx,88 (3):425-434.17.Wu,C.J.,Wang,L.&Wu,J.Z.,Suppression ofthe von Karman vortexstreet behinda circularcylinder by a travellingwave generatedbyaflexible surface,J.FluidMech.,xx,574:365-391.18.Wu,C.J.,Wang,M.&Wang L.,Large-eddy simulationof formationof three-dimensional aeoliansand ripple
10、sin aturbulent field,Science inChina(G)，xx,51 (8):945-960.19.张淑君;吴锤结,气泡之间相互作用的数值模拟,水动力学研究与进展（A辑）,xx年06期.20.关晖;吴锤结;涂善东,Y形冲击射流微混合器流场结构和分割强度的数值模拟,华东理工大学学报(自然科学版),xx年03期.21.王亮;王明;吴锤结,涡量控制对自主推进俯仰振荡翼型推进效率的影响,河海大学学报(自然科学版),xx年03期.22.李霞,吴锤结,孙芦忠,不同底坡有流流场中单个气泡运动的三维数值模拟，解放军理工大学学报（自然科学版），xx，10 (3):290-296.23.吴锤
11、结；陈剑,沙漠地貌演化过程的湍流大涡模拟研究,计算力学学报,xx,26 (3):358-363 (368).24.Wu,C.J.&Wang,L.,Numerical simulationsof self-propelled swimmingof3D bionicfish school,Science inChina(E),xx,52 (3):658-669.25.Wu,C.J.&Wang,L.,Adaptive OptimalControl ofthe FlappingRule of a FixedFlapping Plate,AdvancesinApplied Mathematics and
12、 Mechanics,xx,11 (3):402-414.26.Wu,C.J.&Wang,L.,Where isthe rudderofafish?-The mechanismof swimmingand controlof self-propelled fishschool,Acta MechanicaSinica,26 (1): (xx)45-65.27.张淑君;吴锤结，气泡群动力特性模拟分析，河海大学学报(自然科学版)，xx年02期.28.WANG,Liang&Wu,C.J.,An adaptiveversion ofghost-cell immersedboundary methodf
13、or inpressibleflows withplex stationaryand movingboundaries,Science inChina(G),xx，53 (5):1-10.29.王亮,吴锤结,“槽道效应”在鱼群游动中的节能机制研究,力学学报，xx（已录用，正在出版）.湍流研究的几个问题王晋军北京航空航天大学流体力学研究所，流体力学教育部重点实验室，北京100191摘要本报告首先对湍流研究的历史进行了简要的回顾，并介绍湍流的一些基础知识，重点涉及近年来湍流研究的最新进展和一些新的发现，可望提供一些对湍流的新的认识。 1、湍流研究的历史1.11883年，Reynolds圆管流动实验
14、随机性1Re数Re方程1.2湍流模型?解求解Re方程1897年，Boussinesq涡粘性假定1925年，Prandtl提出了混合长度理论1930年，von Karman相似性假定1932年，Taylor涡量转移理论他们的共同贡献是指出了封闭Reynolds方程或Reynolds应力的封闭表达式应从湍流脉动场的性质去寻找-近代湍流模式的雏形。 1951年，周培源的湍流理论被认为是湍流模式理论的基础1.3湍流拟序结构1967年，Kline发现湍流边界层拟序结构湍流边界层中存在大尺度的相干结构和猝发现象，说明湍流不是完全无秩序、无内部结构的运动，这促使人们改变了对湍流的某些传统观念。 ?湍流控制（
15、减阻）近壁面低速条带结构21.4壁面粗糙度的影响粗糙高度粘性底层的厚度，对流动没有影响3水力光滑区过渡粗糙区完全粗糙区 2、湍流研究的新进展2.1粗糙度的影响2.2对数区超长带条结构42.3雷诺数的影响速度分布5脉动特性湍流产生672.4湍流结构?Head等 （1980）45度，认为完整的马蹄形涡在湍流边界层中很难观测到。 ?Moin等 （xx）对称马蹄形涡。 ?Pan等 （xx），Liu (xx):涡头与流动方向垂直，对称马蹄形涡。 ?Wang等马蹄形涡普遍存在于剪切层中（后向台阶分离、鼓包分离等） 3、结束语随着实验技术、数值模拟方法和手段的发展，人们对湍流的认识将不断深入和完善。 1流动控制研究的若干问题南京航空航天大学明晓自然科学基金
