沟槽数量对泰勒涡流稳定性:CFD模拟的深度探究

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本文主要探讨了沟槽数量对泰勒-库艾特流动(Taylor-Couette flow)稳定性的影响,这是在流体力学领域的一个重要研究问题。作者刘栋、朱鹣、杨晓勇和朱方能基于计算机流体动力学(CFD)的方法进行了深入的研究。他们的工作是基于一项由高等学校博士学科点专项科研基金和国家自然科学基金共同资助的项目,展示了严谨的学术背景和资金支持。 在研究过程中,他们首先选择了光滑壁面和具有沟槽的壁面模型,通过CFD模拟来模拟Taylor-Couette流动的情况。光滑壁面模型作为对照组,用来对比沟槽壁面对流动特性的影响。利用粒子图像测速(Particle Image Velocimetry, PIV)技术进行实验验证,确保了CFD数值计算方法的精度和可靠性。 研究结果显示,在光滑壁面模型中,R-Z平面上的切向、轴向和径向速度场表现出明显的周期性波动,揭示了流动的基本特征。随着沟槽数量的增加,壁面对流场的影响逐渐增强。沟槽的存在不仅增大了环隙内泰勒涡的尺寸,还显著改变了流体的径向速度分布,这一发现对于理解流动的复杂行为至关重要。 关键词包括:泰勒-库艾特流动、泰勒涡流、沟槽壁面和CFD数值计算,这些关键词突出了研究的核心内容和所用技术。该工作的发表在中国科技论文在线平台上,对于理解流体动力学中的沟槽效应以及优化相关设备设计具有实际意义,也为后续学者提供了宝贵的参考数据和理论依据。这项研究展示了通过数值模拟手段探索和理解流体动力学现象的能力,为提升流体机械性能和设计提供了新的视角。