浮力/粘弹性效应作用下湍流Couette流动的直接数值模拟研究

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第一章绪论

1．1研究背景

1．1．1剪切壁湍流

1．1．2 Taylor-Couette流动

1．1．3 平板Couette流动

1．1．4高聚物减阻流动

1．2研究现状与意义

1．2．1浮力作用下的Taylor-Couette流动

1．2．2粘弹性平板Couette流动

1．3本文主要研究工作

第二章控制方程和数值方法

2．1谱方法

2．1．1谱方法简介

2．1．2 Chebyshev多项式

2．2谱方法直接数值模拟

2．2．1 浮力作用下的Taylor-Couette流动模拟

2．2．2粘弹性平板Couette流动模拟

第三章浮力作用下的Taylor-Couette流动研究

3．1 引言

3．2物理问题和数学描述

3．3计算方法和程序验证

3．4由浮力导致的转捩

3．4．1流动转捩

3．4．2能谱

3．4．3力矩和热传导率

3．5湍流特性

3．5．1平均速度和脉动

3．5．2雷诺应力

3．5．3高阶统计量

3．5．4温度场

3．6浮力作用下外壁旋转的影响

3．6．1平均速度

3．6．2平均温度和热传导率

3．6．3湍流脉动

3．6．4脉动速度相关性

3．6．5平均轴向力平衡

3．6．6湍动能的生成与耗散

3．7 本章小结

第四章粘弹性平板Couette流动减阻研究

4．1 引言

4．2物理问题和数学描述

4．3计算方法和程序验证

4．4减阻PCF流动特征

4．4．1减阻率

4．4．2平均剪应力平衡

4．4．3平均速度和脉动

4．4．4流向涡与相干结构

4．5 中心区域流动特征

4．5．1大尺度条带结构

4．5．2高聚物构型张量

4．5．3能量budget分析

4．6本章小结

第五章粘弹性平板Couette流动大尺度结构与能量级串研究

5．1 引言

5．2大尺度结构的影响

5．2．1 印记影响与流动尺度变化

5．2．2大尺度结构影响的定量研究

5．2．3非线性影响与高阶统计量

5．2．4 roll cells结构

5．3能量级串

5．3．1能量级串研究数学方法

5．3．2湍动能和弹性能能谱

5．3．3耗散能谱

5．3．4高聚物能量级串

5．3．5能量级串图景

5．4本章小结

第六章工作总结和研究展望

6．1工作总结

6．2主要创新点

6．3研究展望

附录

参考文献

攻读博士学位期间的研究成果

致谢