逆压梯度边界层壁面局部微振动诱导大涡结构

摘要

以边界层流动的Falkner-Skan解为基本流场,利用直接数值模拟方法求解三维不可压缩N-S方程,研究了单个周期壁面局部微振动诱导有压梯度边界层内大涡结构的演化过程.结果表明:无论是零压梯度或者逆压梯度边界层中,大涡结构初始扰动速度分布面积与幅值是相似的,但随着时间的推移,不同逆压梯度边界层中的大涡结构扰动速度幅值、高低速条纹结构、壁面切应力、流向涡、雷诺应力分布存在明显差异.边界层壁面局部微振动可诱导形成边界层大涡结构,逆压梯度越大,大涡结构强度越大,大涡结构的面积也越大,且近壁平均速度饱满,形成强烈的流向涡量,内外流层的动量与能量发生了激烈交换,层流边界层中大涡结构的动力学特性与湍流边界层中拟序结构存在一些共性.