槽道湍流直接数值模拟研究与温度测量系统

"这篇文档是李新亮博士的学位论文，专注于湍流的直接数值模拟(DNS)研究，特别是基于非等距网格的迎风紧致格式和槽道湍流的特性。论文涵盖了不可压和可压缩流动的情况，并对湍流的标度律进行了深入分析。" 这篇论文详细探讨了在流体力学领域中的槽道湍流问题，特别是在直接数值模拟方面的研究。李新亮博士的工作主要集中在以下几个关键知识点： 1. **直接数值模拟(DNS)**：DNS是一种计算方法，用于精确解决纳维-斯托克斯(N-S)方程，无需任何湍流模型。它能够提供流动细节，包括小尺度涡旋，这对于理解和预测湍流流动至关重要。 2. **非等距网格的迎风紧致格式**：这是处理非均匀网格上偏微分方程的一种数值技术，它允许更灵活地适应复杂的几何形状，同时保持计算的稳定性与精度。 3. **湍流机理研究**：论文涉及对槽道湍流的物理过程进行深入解析，分析其动态特性，如涡旋生成、交互和耗散，以及流动的统计特性。 4. **空间精度分析**：李新亮博士对DNS的计算精度进行了评估，确保了模拟结果与实验数据或理论解的一致性。 5. **混淆误差分析**：混淆误差是DNS中常见的问题，它源于离散化过程。论文讨论了如何理解和控制这种误差，以提高模拟的可靠性。 6. **高效算法**：针对不可压N-S方程，提出了高效的求解策略，这些策略在处理槽道湍流DNS时能显著提高计算效率。 7. **三维可压缩槽道湍流**：论文还研究了三维流动中的可压缩湍流，这增加了流动的复杂性，因为要考虑声波传播和密度变化的影响。 8. **标度律分析**：在第六章中，对槽道湍流的标度律进行了深入探讨，这是理解湍流能量分布和自相似性质的关键。 9. **非线性行为分析**：通过对二维槽道湍流的数值计算，研究了流动的非线性动态特性，揭示了湍流流动中的非线性相互作用。 通过以上研究，李新亮博士的论文不仅对湍流的理论理解做出了贡献，还为实际工程问题中的湍流模拟提供了重要的方法和技术支持。此外，他的工作也为后续学者在这个领域的研究提供了基础和参考。