旋涡流动的稳定性PDF电子书下载

第1章 流动稳定性引论 1

1.1 流动稳定性的基本概念 2

1.1.1 稳定性的定义 2

1.1.2 临界参数 3

1.1.3 线性稳定性的正则模方法 5

1.2 不稳定性机理 7

1.3 典型的不稳定性现象 9

1.3.1 旋转Couette流的不稳定性 10

1.3.2 平面混合层的不稳定性 13

1.4 平行剪切流的线性稳定性理论 17

1.4.1 线性稳定性方程 17

1.4.2 无粘稳定性定理 19

1.4.3 粘性线性稳定性理论 21

第2章 绝对和对流不稳定性引论 25

2.1 局部绝对和对流不稳定性 26

2.1.1 脉冲响应的时空演化 27

2.1.2 最速下降法和渐近响应特性 30

2.1.3 信号问题 33

2.2 Briggs-Bers准则及复鞍点计算 35

2.2.1 Briggs-Bers准则 35

2.2.2 复频率鞍点的计算 37

2.3 Ginzburg-Landau方程 40

2.3.1 时间模式 41

2.3.2 脉冲响应的时空演化 42

2.4.1 二维粘性流的局部绝对和对流不稳定性 44

2.4 空间发展流的整体稳定性 44

2.4.2 整体不稳定性的分类和整体频率选择 47

2.4.3 基于WKBJ方法的整体绝对不稳定性 49

第3章 静止圆柱近尾迹涡结构的演化机理 57

3.1 静止圆柱近尾迹的二维特性 57

3.1.1 流场拓扑结构分叉和N-S方程分叉 57

3.1.2 Fǒppl涡的形成 60

3.1.3 Stuart-Landau方程和Hopf分叉特性 63

3.1.4 尾迹的绝对和对流不稳定性 70

3.1.5 频率选择和St数突跃 74

3.2 近尾迹的三维特性 78

3.2.1 层流区的三维特性--平行脱落和斜脱落 79

3.2.2 转捩区的三维涡结构 84

3.2.3 三维特性的动力学分析 86

第4章 振动圆柱绕流和涡控制 89

4.1 三种主要的控制方法 89

4.1.1 被动控制 90

4.1.2 开环主动控制 95

4.1.3 闭环主动控制 97

4.2 圆柱横向振动 100

4.2.1 超临界锁定lock-in与非锁定现象 100

4.2.2 超临界涡街抑制 102

4.2.3 亚临界涡街激发 102

4.3 圆柱流向振动 105

4.3.1 超临界锁定(lock-in) 105

4.3.2 亚临界涡街激发 107

4.4 圆柱旋转振荡 109

4.4.2 倍周期分叉 111

4.4.1 频率锁定和非锁定现象 111

4.4.3 Hopf分叉 112

第5章 旋拧涡的稳定性分析 115

5.1 柱状涡稳定性控制方程和边界条件 116

5.1.1 线性稳定性方程 116

5.1.2 边界条件 119

5.2 稳定性判据 123

5.2.1 纯涡的稳定性判据--Rayleigh准则 123

5.2.2 具有轴向流(W≠0)的Rayleigh准则推广 126

5.2.3 Leibovich和Stewartson的不稳定充分条件 128

5.3.1 三种典型的无粘旋拧涡速度型 130

5.3 旋拧涡的无粘稳定性分析 130

5.3.2 圆直涡丝上的Kelvin波 132

5.3.3 具有轴向流的无粘旋拧涡的稳定性 138

5.4 Batchelor涡(q-涡)的不稳定性 147

5.4.1 时间与空间模式的不稳定性 148

5.4.2 Batchelor涡的绝对和对流不稳定性(AI/CI) 152

5.4.3 涡核破碎与绝对和对流不稳定性的关系 160

第6章 应变率场中涡的不稳定性 164

6.1 椭圆不稳定性 164

6.1.1 基本理论 164

6.1.2 Waleffe的近似解析方法 169

6.1.3 主要结果 170

6.2.1 应变场中的定常涡 174

6.2 直涡丝在应变率场中的短波不稳定性 174

6.2.2 短波不稳定性 177

6.2.3 主要结果 182

6.3 Crow长波不稳定性 187

6.3.1 诱导速度积分公式 188

6.3.2 稳定性方程 191

6.3.3 主要结果 194

6.3.4 关于长波和短波不稳定性的讨论 196

第7章 旋拧射流的非线性演化 199

7.1 旋拧射流的“时间演化”模型 199

7.1.1 速度型和初始扰动 200

7.1.2 时间模的不稳定性分析 202

7.1.3 几个表征流场特性的物理量 204

7.2 轴对称扰动的旋拧射流的时间演化 205

7.2.1 涡结构的演化 205

7.2.2 涡核区周向涡量生成的机理分析 209

7.3 非轴对称扰动旋拧射流的时间演化 211

7.4 离心不稳定速度剖面的影响 214

7.4.1 线性稳定性特性 215

7.4.2 初始扰动 218

7.4.3 轴对称扰动结果 218

附录A 220

附录B 233

附录C 236

参考文献 239

主题词索引 252