發(fā)布時間：2021-02-14 15:28

　　本文回顧了渦定義和渦識別方法的發(fā)展歷史,著重介紹了作者UTA（University of Texas at Arlington）團隊及其合作者在渦科學和湍流研究的一些最新學術創(chuàng)新成果。UTA團隊發(fā)現了可以定量描述流體剛性轉動部分的物理量——Liutex向量,其主要思想是把流體剛性轉動從流體運動中提取出來,進而用Liutex來定義和識別渦結構,并已在廣泛應用中證明了其作為渦識別方法的優(yōu)越性�；贚iutex向量可以進一步研究渦量分解、速度梯度張量分解、流體運動分解、湍流結構、湍流生成機理以及旋渦的科學識別,為流體運動學的發(fā)展開辟了廣闊的研究空間。區(qū)別于第一代渦識別方法和第二代渦識別方法,Liutex是一個向量,其方向代表當地轉軸,大小代表當地流體剛性旋轉角速度的二倍。本文詳細介紹了基于Liutex向量的第三代渦的定義和識別方法,包括Liutex等值面、Liutex-Omega等值面、Liutex向量線、Liutex渦核線、以及最新發(fā)現的中低雷諾數湍流邊界層中的Liutex-5/3冪次相似律,其發(fā)現很大程度上擴大了傳統湍流能譜冪次律的適用范圍,對建立湍流模型具有重要意義。 

【文章來源】：空氣動力學學報. 2020,38(03)北大核心

【文章頁數】：20 頁

【部分圖文】：

二維渠道層流（渦量大但沒有旋渦或者流體轉動）

具體到湍流流動中，Robinson[4]在1991年就報道湍流邊界層中，尤其是在壁面附近，渦量與渦的相關性相當微弱。Wang和Liu[5]也在邊界層轉捩的DNS計算中發(fā)現，Λ渦在渦核處渦量較小，在渦核外反而渦量較大（見圖2）。另外，圖3給出穿過Λ渦的渦量線和渦結構分布，可以看到無論是方向還是大小，二者都分道揚鑣。根據以上分析和例證，還有無數工程技術研究人員的報告，都表明不能用渦量（Vorticity）來代表渦或者捕捉渦結構。當然他們加了一些限制條件比如理想正壓體積力有勢等，但渦動力學主要用來研究湍流，理想流體還有什么湍流？結果學生基本上一致誤認為Vortex就是Vorticity。顯然基于渦量的第一代渦識別方法來代表或者捕捉渦結構是不合適的。圖3 Λ渦及穿過渦核的渦量線分布[11]

Λ渦及穿過渦核的渦量線分布[11]

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Determination of epsilon for Omega vortex identification method[J]. 董祥瑞,王義乾,陳小平,Yinlin Dong,張宇寧,Chaoqun Liu.  Journal of Hydrodynamics. 2018(04)
[2]New omega vortex identification method[J]. ChaoQun Liu,YiQian Wang,Yong Yang,ZhiWei Duan.  Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2016(08)



本文編號：3033471