有壁均匀切变流中马蹄涡发展的数值模拟：涡动力学方法的有效验证

本文是一篇发表于1985年的自然科学论文，主要关注的是有壁均匀切变流中马蹄涡发展的数值模拟。作者从Navier-Stokes方程出发，运用渐近逼近方法来研究这一复杂流体力学现象。论文的核心内容分为内外两层进行探讨。 在外层，研究者采用涡方法来模拟两种马蹄涡的形成和发展，即上抛和下扫马蹄涡。他们发现这些涡都倾向于沿基本流的第一主变形率方向偏转，这个过程伴随着涡体的持续拉伸，从而增强了涡的强度。这一发现对于理解马蹄涡在切变流中的动态行为至关重要，尤其是在壁面边界条件下的相互作用。 在内层，通过直接求解Stokes方程，研究人员观察到在外部扰动的影响下，内层会产生新的涡旋，并且随着厚度的增加，这些涡旋会逐渐上升。这种新的涡产生机制表明，涡动力学方法对于揭示切变层内的局部和非局部效应具有显著的效果。 数值计算的结果与已有的实验和理论流场分析结果相吻合，证实了这种方法的有效性，即涡动力学能够准确模拟并预测马蹄涡在有壁均匀切变流中的行为。这对于预测和控制实际工程中的流动问题，如飞机翼型设计或湍流边界层行为，具有重要的科学价值。 这篇论文不仅深化了我们对马蹄涡形成和演化过程的理解，也促进了切变流理论的发展，特别是在数值模拟技术的应用上。它为后续的流体力学研究提供了一个基础，鼓励了进一步探索不同边界条件下涡旋动力学的复杂性。