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分层流体中拖曳潜体激发内波转涙特性实验: 在具有连续密度跃层的分层流体中,针对4种不同长径比拖曳潜体激发内波的运动学与动力学特性进行了系列实验。研究表明,在Lee波与拟Lee波之间存在一个与长径比近似为线性关系的临界转捩Froude数Fr,而且转捩后拟Lee波相...; 王进尤云祥胡天群朱敏慧重劲松王小青; 关键词：分层流体

层流圆管潜射流生成蘑菇型涡结构特性实验被引量：2: 2013年; 利用溢流恒压装置产生具有稳定出流速度的层流圆管潜射流,结合染色液流态显示方法,在多种射流时间和雷诺数组合下,实验研究了该射流动量在密度均匀黏性流体中的演化机理及其表现特征,定量分析了蘑菇型涡结构的无量纲射流长度L、螺旋型涡环半径R及其包络外形长度d等几何特征参数随无量纲时间t的变化规律.系列实验结果表明,蘑菇型涡结构的形成与演化过程可分为3个不同的阶段,分别为启动阶段、发展阶段和衰退阶段.在启动阶段,L和d随t线性变化,而R则近似为一个常数.在发展阶段,蘑菇型涡结构的演化具有自相似性,在各种射流时间和雷诺数组合下,L,R和d与t 1/2均为同一正比关系,而且实验结果与基于斯托克斯(Stokes)近似的理论解结果一致.在衰退阶段,蘑菇型涡结构会发生两类形式的演化,第1类衰退出现在射流结束之后,其间L和R与t 1/5相关,而d近似为一个常数;第2类衰退出现在射流结束之前,当射流动量达到某个临界值后,蘑菇型涡结构就会发生破碎等现象.; 陈科尤云祥陈云祥胡天群

圆管潜射流生成偶极子涡特性实验被引量：4: 2013年; 利用溢流恒压装置产生具有稳定出流速度的圆管潜射流,结合染色液流态显示方法,在多种射流无量纲潜深d/H、雷诺数Re以及限制数C的组合下,实验研究了该潜射流动量在有限深密度均匀流体中的演化特性,其中d为射流潜深,H为水深.研究表明,当C<1时潜射流表现为深水特征,而当1≤C<2时潜射流表现为过渡特征,在这两种情况下均不产生任何形式的大尺度相干结构;当2≤C<10时潜射流表现为浅水特征,而C≥10时潜射流表现为极浅水特征,在这两种情况下均产生大尺度的偶极子涡结构.对极浅水特征潜射流,在各种无量纲潜深下,偶极子涡结构的无量纲形成时间t*f与无量纲射流时间T*inj均满足相同的正比例关系;对浅水特征潜射流,当d/H=0.5时,t*f与T*inj满足某种线性关系,但对其他无量纲潜深,t*f与T*inj之间无明显规律.; 陈科尤云祥胡天群

拖曳体激发内波时空特性实验及其理论模型被引量：5: 2018年; 在具有密度跃层的分层流体中,采用沿水槽中纵剖面对称布置电导率探头阵列的方法,对1个球体和2个不同长径比细长体在拖曳运动下激发内波的时空特性进行了系列实验.结果表明:存在一个与长径比近似为线性关系的临界Froude数Frc,当FrFr_c时,内波相关速度均小于物体运动速度,其相关速度Froude数Fr_(iw)均在0.43—1.18之间的一个条带内变化,尾迹效应内波为主控内波,内波波高均随拖曳速度增大而近似线性增大.此外,从波形结构上看,体积效应内波关于水槽中纵剖面是对称的,而尾迹效应内波关于水槽中纵剖面是不对称的.结合上述实验结果,在已有针对拖曳球产生内波的等效源理论模型基础上,针对体积效应内波,提出了不同长径比模型的等效源移动速度和体积的设置方法;针对尾迹效应内波正对称和反对称这一特性,提出了正对称组合源和反对称组合源理论模型及其参数设置方法.所得计算结果在波高、波形结构和波系分布上与实验结果符合良好,表明了所提出的理论模型及其参数设置方法的合理性和有效性.; 陈科王宏伟王宏伟尤云祥; 关键词：分层流体内波

Numerical Study on Flow Structure of a Shallow Laminar Round Jet被引量：3: 2017年; The evolution mechanism and characteristics of the submerged laminar round jet in a viscous homogenous shallow water layer are investigated through computational modeling. The laminar mode is used to solve the Navier-Stokes equations. In order to visualize the formation and evolution of the flow pattern, the volume of fluid(VOF) method is adopted to simulate the free surface of the water layer below the air and to trace the jet fluid. The results show that the jet forms a class of quasi-two-dimensional(Q2D) vortex structures in the ambient fluid with unequal influence from the bottom wall and free surface. The time dependence of three parameters,defined for the flow pattern as jet length, spiral radius and pattern length, is investigated quantitatively in their non-dimensional forms. Three different Reynolds numbers and two injection durations are further considered to discuss their influence on the flow pattern.; 陈科赵恺尤云祥

临界区雷诺数下翼型流场电磁力控制的脱体涡模拟: 2012年; 利用Maxwell方程直接数值计算表面包覆电极与磁极翼型产生的三维Lorentz力分布,将其加入到流体控制方程的动量方程中,采用脱体涡模拟方法对临界区雷诺数下受Lorentz力作用下翼型绕流场进行数值模拟,研究分析了电磁力作用系数和攻角对翼型绕流场结构及其升阻力系数的影响机理和规律。结果表明,Lorentz力可以有效地改善翼型周围的流场结构,达到减阻、增升、消涡以及延缓和抑制其失速的目的,因此是翼型的一种有效流动控制手段。; 张光林尤云祥胡天群赵良明王磊周友明陈虹; 关键词：翼型绕流电磁力

分层流体中组合式动量尾迹演化特性实验: 采用拖曳球体与移动喷管相结合的方法,模拟了拖曳体阻力动量J与移动射流动量J在分层流体中的相互作用,研究了这种组合式动量尾迹的演化特性。研究表明,当J/J>C时,组合式动量尾迹的演化特性主要受阻力动量控制,形成正卡门型准二...; 陈科尤云祥胡天群朱敏慧重劲松王小青; 关键词：分层流体; 文献传递

层流圆管潜射流生成蘑菇形涡结构特性数值研究被引量：4: 2013年; 基于不可压Navier-Stokes方程,采用计算流体力学方法,数值模拟与分析了层流圆管潜射流在密度均匀黏性流体中的演化机理及其表现特征,定量研究了蘑菇形涡结构无量纲射流长度L*、螺旋形涡环半径R*及其包络外形长度d*等几何特征参数随无量纲时间t*的变化规律.数值结果表明,蘑菇形涡结构的形成与演化过程可分为三个不同的阶段:启动阶段、发展阶段和衰退阶段.在启动阶段,L*和d*随t*线性变化,而R则近似为一个常数;在发展阶段,蘑菇形涡结构的演化具有自相似性,L*,R*和d*与t*1/2均为同一正比关系,而且雷诺数和无量纲射流时间不影响该正比关系;在衰退阶段,L*和R*正比于t*1/5,而d则近似为一个常数.此外,还对蘑菇形涡结构二次回流点、动量源作用中心及其几何中心的速度变化规律、垂向涡量分布特征和涡量-流函数关系进行了分析.; 陈云祥陈科尤云祥胡天群

密度分层流体中不同长径比拖曳潜体激发内波特性实验被引量：20: 2012年; 在具有连续密度跃层的分层流体中,针对3种不同长径比拖曳潜体激发内波的运动学与动力学特性进行了系列实验.从拖曳潜体产生扰动密度场的动态时间序列测量结果入手,表明体积效应激发内波属于一种相对于拖曳潜体定常的多模态Lee波结构,而尾迹效应激发主控内波为相对于拖曳潜体非定常的拟Lee波结构,这是一类由湍流尾迹中大尺度相干结构作为移动源激发的内波结构.研究表明,在Lee波与拟Lee波之间存在一个与长径比近似为线性关系的临界转捩Froude数Frc,而且转捩后拟Lee波相关速度相应Froude数近似为一个常数0.8.研究进一步表明,存在一个与长径比近似为线性关系的Froude数Frp,当FrFrc时,拟Lee波为主控内波,无因次内波峰-峰幅值随Fr增大近似线性增大,而且长径比的影响可以忽略,其中Fr为拖曳潜体特征直径Froude数.; 王进尤云祥胡天群朱敏慧王小青魏岗; 关键词：分层流体

具有密度跃层分层流体中回转体激发内波特性实验被引量：3: 2012年; 在具有连续密度跃层的分层流体中,对长径比为7:1的回转体在迎水和背水运动下激发体积效应与尾迹效应内波特性开展了系列实验.结果表明,体积效应激发内波属于一种相对于回转体定常的多模态Lee波结构,而尾迹效应激发主控内波为相对于回转体非定常的拟Lee波结构,这是一类由湍流尾迹中大尺度相干结构作为移动源激发的内波结构,在Lee波与拟Lee波之间存在一个与长径比近似为线性关系的临界转捩Froude数Fr_c,当FrFr_c时拟Lee波为主控内波,而且拟Lee波相关速度Froude数近似为一个常数0.8,其无因次峰-峰幅值随Fr的增大近似线性增大,其中Fr为回转体特征直径Froude数.结果还表明,回转体头部与尾部几何形式并不影响其激发内波临界转捩Froude数Fr_c、拟Lee波相关速度Froude数及其峰-峰幅值变化特性.; 王进尤云祥胡天群王小青朱敏慧; 关键词：分层流体回转体

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国家自然科学基金(11072153)

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