矩形截面微弯管道二次流研究

"本文详细探讨了矩形截面弯曲管道中的二次流现象，这是在化学工程等领域常见的流动问题。作者翁荣周通过理论分析和数值解，导出了二次流的基本方程式，为深入研究这一问题提供了理论基础。文章指出，当流体通过矩形弯曲管道时，由于离心力的作用，流体会在管道横截面上形成二次流，即第一类二次流。这种流动模式增加了问题的复杂性，使得流动成为三维流体力学问题。早先的研究如W.R.Dean的工作主要关注圆形管道，而Y. Mori等人则在大Dean数下对圆形和矩形截面弯曲管道的强制对流进行了研究。本文将这些研究扩展到矩形弯管，考虑等温层流条件，并建立了一个便于分析的坐标系。通过Navier-Stokes方程的简化，导出了二次流的方程，为后续的实验验证和工程应用提供了理论指导。" 本文的重点在于理解和分析矩形截面弯曲管道中的流动特性，特别是二次流现象。二次流是由于流体在经过弯道时，受到离心力的作用，导致中心速度快、外围速度慢，进而形成的内部环流。这种现象在矩形管道中尤其重要，因为它们广泛应用于化工设备，如螺旋板换热器。作者通过理论推导，得出了描述二次流的基本方程，这为理解和预测这种复杂流动提供了数学工具。 在研究方法上，翁荣周采用了特定的坐标系，即以矩形截面的底边与内侧边的交点为原点，这样可以更方便地描述流场的动态。通过对Navier-Stokes方程的适应性简化，得到了适用于矩形微小弯曲管道的二次流模型。这个模型不仅考虑了流体的不可压缩性，还假设了等温流动条件，使得分析更为简洁明了。 尽管前人在弯曲管道流动问题上已有一定的研究，但对于矩形截面管道的深入理论探讨仍然不足。翁荣周的工作填补了这一空白，为后续的实验研究和工程设计提供了重要的理论支持。通过导出的二次流基本方程，工程师和研究人员可以更好地理解和预测矩形截面弯曲管道中的流动行为，从而优化设计，提高换热效率或减少流动阻力。 这篇论文对于理解矩形截面弯曲管道中的流体动力学特性具有重要意义，特别是在解决实际工程问题和推动相关领域的理论发展方面。通过深入研究这种复杂的流动现象，可以为化工、能源和材料科学等领域的创新提供宝贵的理论依据。