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侧墙对中等半径比同心旋转圆柱间Taylor-Couette流的影响——I层流涡

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润滑与密封 2006年第8期31卷 15-18页

作者：袁艳平吉洪湖杜雁霞高久好南京航空航天大学能源动力学院江苏南京210016 解放军理工大学江苏南京210007

对有限长中等半径比同心旋转圆柱间Taylor-Couette流进行了数值计算，以研究侧墙对Taylor-Couette流的影响。圆柱的半径比为0．83，形状比为6，泰勒数在0～357之间。内圆柱旋转，外圆柱静止。数值计算结果表明，在无滑移侧墙边界条件下... 详细信息

对有限长中等半径比同心旋转圆柱间Taylor-Couette流进行了数值计算，以研究侧墙对Taylor-Couette流的影响。圆柱的半径比为0．83，形状比为6，泰勒数在0～357之间。内圆柱旋转，外圆柱静止。数值计算结果表明，在无滑移侧墙边界条件下，在泰勒数低于临界泰勒数时，在侧墙边界层的作用下侧墙附近出现侧墙涡，而在滑移侧墙边界条件下，直到泰勒数大于临界泰勒数，轴间才出现明显的涡流。当泰勒数处在89～112之间，侧墙静止和侧墙旋转时产生的最大径向速度分别约为内筒表面线速度的3％～4％和7％～10％。侧墙静止时，随着泰勒数的增加，边界层的厚度也随之递增。侧墙旋转时，边界层厚度基本不变。在泰勒数大于临界泰勒数时，随着泰勒数的增加，侧墙静止和侧墙旋转时侧墙涡的轴向长度分别增加和减少，在滑移边界条件下，侧墙涡的轴向长度约等于轴间距。在3种侧墙边界条件下，层流涡向波动涡转捩的临界泰勒数变大。

关键词：侧墙 Taylor-Couette流涡边界层模拟

Taylor-Couette流的数值模拟研究

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广东化工 2018年第3期45卷 21-22页

作者：叶强兰州交通大学环境与市政工程学院甘肃兰州730070

采用数值模拟(CFD)对Taylor-Couette流进行模拟,获得各转速下的涡流场信息。对比分析不同旋转雷诺数范围内涡形态。结果表明,各特征存在一定的转速分段范围:在转速小于5 r/min时为层流涡特征(Re为100~700)、在转速在6~20 r/min时为波状... 详细信息

采用数值模拟(CFD)对Taylor-Couette流进行模拟,获得各转速下的涡流场信息。对比分析不同旋转雷诺数范围内涡形态。结果表明,各特征存在一定的转速分段范围:在转速小于5 r/min时为层流涡特征(Re为100~700)、在转速在6~20 r/min时为波状涡特性(Re为700~2800)、在转速在21~25 r/min时为调制波状涡特性(Re为2800~3650)、以及转速大于25 r/min时为湍流涡特性(Re>3650)。

关键词： Taylor-Couette流数值模拟雷诺数

Taylor-Couette流与旋转圆柱轴间流体膜润滑与密封

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润滑与密封 2006年第9期31卷 192-196页

作者：袁艳平吉洪湖高久好杜雁霞南京航空航天大学能源动力学院江苏南京210016 解放军理工大学江苏南京210007

对国内外Taylor-Couette流的形成与发展,旋转圆柱轴间流体膜润滑与密封的数值计算及其相关实验的研究现状进行了分析。分析结果表明,应用雷诺润滑方程求解旋转圆柱轴间流体膜润滑与密封问题有其先天的不足,雷诺润滑方程的推导过程中所... 详细信息

对国内外Taylor-Couette流的形成与发展,旋转圆柱轴间流体膜润滑与密封的数值计算及其相关实验的研究现状进行了分析。分析结果表明,应用雷诺润滑方程求解旋转圆柱轴间流体膜润滑与密封问题有其先天的不足,雷诺润滑方程的推导过程中所采用的假设不尽合理,在雷诺润滑方程的基础上进行惯性力修正和涡粘性修正,或者是人为地对3种流动进行解耦,只能作为一种近似计算。从Taylor-Couette流的基本理论出发,计算旋转圆柱轴间流体膜润滑与密封应是计算其层流问题的发展方向。对于湍流润滑与密封,直接模拟(DNS)和大涡模拟(LES)应是首选方案。

关键词： Taylor-Couette流润滑密封涡模拟

同轴圆柱间旋转流动Taylor-Couette流的数值模拟

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辽宁工学院学报 2007年第3期27卷 206-210页

作者：蔡利亚辽宁医学院基础学院辽宁锦州121001

关于同轴圆柱之间的旋转流动的Taylor-Couette流是一种典型的旋转流动问题,在润滑理论和工程实践中有广泛的应用。这种流动随雷诺数的增大,在从稳态层流发展到湍流的过程中,表现了一些典型的非线性动力学行为,因此对它的研究具有重要的... 详细信息

关于同轴圆柱之间的旋转流动的Taylor-Couette流是一种典型的旋转流动问题,在润滑理论和工程实践中有广泛的应用。这种流动随雷诺数的增大,在从稳态层流发展到湍流的过程中,表现了一些典型的非线性动力学行为,因此对它的研究具有重要的理论意义和应用价值。利用有限元方法对同轴圆柱间Taylor-Couette流进行数值模拟.轴对称的旋转流动分歧现象被发现,展示了数值模拟结果。

关键词： Navier-Stokes方程 Taylor-Couette流分歧湍流

同轴圆柱间旋转流动Taylor-Couette流的数值模拟

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渤海大学学报（自然科学版） 2004年第3期25卷 249-251页

作者：王宇徐忠锋辽宁工学院信息科学与工程学院辽宁锦州121001 西安交通大学理学院陕西西安710049

本文利用有限方法对同轴圆柱间Taylor-Couette流进行数值模拟,轴对称的旋转流动分歧现象被发现,展示了数值模拟结果。

关键词： Navier-Stokes方程 Taylor-Couette流分歧

Taylor-Couette流稳定性的谱方法研究

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数学物理学报（A辑） 2001年第2期21卷 235-244页

作者：陈琪马逸尘庄弘炜西安交通大学理学院西安710049

该文根据ｓｔｏｋｅｓ算子特征函数，利用谱方法研究了由轴对称Ｔａｙｌｏｒ－Ｃｏｕｅｔｔｅ流导出的多模态方程．给出了三模态方程平衡点存在的条件，证明了它的吸引子的存在性．并给出其Ｈａｕｓｄｏｒｆｆ维数的上界的估计．

关键词： Taylor-Couette流吸引子 Hausdorff维数谱方法 Stokes算子特征函数多模态方程平等点 N-S方程稳定性非线性

轴向磁场作用下平均taylor涡对湍流脉动的影响

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东北大学学报（自然科学版） 2018年第11期39卷 1604-1607,1618页

作者：冷学远李本文王唯田溪岩东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室辽宁沈阳110819 大连理工大学能源与动力工程学院辽宁大连116024

采用基于高精度电流守恒格式的直接数值模拟方法,对轴向磁场作用下导电流体的湍流Taylor-Couette流动进行计算.在等电势边界条件的同心圆筒中,磁场与感生电流引起的反向周向速度分布、以及其对平均流动的影响被揭示出来.采用两种不同的... 详细信息

采用基于高精度电流守恒格式的直接数值模拟方法,对轴向磁场作用下导电流体的湍流Taylor-Couette流动进行计算.在等电势边界条件的同心圆筒中,磁场与感生电流引起的反向周向速度分布、以及其对平均流动的影响被揭示出来.采用两种不同的湍流流场平均方法,将湍流中的全部脉动划分为平均流动(taylor涡)的贡献和湍流的贡献.通过计算不同磁场强度下的湍动能的分布,对比分析轴向磁场对平均taylor涡流和湍流两种贡献方式的影响.

关键词： taylor涡 Taylor-Couette流湍流磁场直接数值模拟

配置点谱方法-人工压缩法(SCM-ACM)求解同心圆筒内流体流动

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计算力学学报 2020年第3期37卷 326-331页

作者：刘宇浩周家秀王露宁崔苗林欢张敬奎山东省余热利用及节能装备技术重点实验室青岛理工大学青岛266033 工业装备结构分析国家重点实验室大连理工大学大连116024

发展了配置点谱方法SCM(Spectral collocation method)和人工压缩法ACM(Artificial compressibility method)相结合的SCM-ACM数值方法,计算了柱坐标系下稳态不可压缩流动N-S方程组。选取典型的同心圆筒间旋转流动Taylor-Couette流作为测试对象,首先,采用人工压缩法获得人工压缩格式的非稳态可压缩流动控制方程;再将控制方程中的空间偏微分项用配置点谱方法进行离散,得到矩阵形式的代数方程;编写了SCM-ACM求解不可压缩流动问题的程序;最后,通过与公开发表的Taylor-Couette流的计算结果对比,验证了求解程序的有效性。结果证明,本文发展的SCM-ACM数值方法能够用于求解圆筒内不可压缩流体流动问题,该方法既保留了谱方法指数收敛的特性,也具有ACM形式简单和易于实施的特点。本文发展的SCM-ACM数值方法为求解柱坐标下不可压缩流体流动问题提供了一种新的选择。

关键词：配置点谱方法人工压缩法 SCM-ACM 柱坐标系统不可压缩流动 Taylor-Couette流

沟槽结构及固体颗粒对Taylor-Couette流动传热性能影响的研究

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沟槽结构及固体颗粒对Taylor-Couette流动传热性能影响的研究

作者：戚远里江苏大学

学位级别：硕士

Taylor-Couette流动存在于机床和石油钻井装置等设备中,该流动的稳定性及换热性能影响相关设备的长期稳定运行。本文在国家自然科学基金的资助下,研究了梯形沟槽结构参数、微米颗粒的体积分数及粒径、磁场强度对Taylor-Couette流动及其... 详细信息

Taylor-Couette流动存在于机床和石油钻井装置等设备中,该流动的稳定性及换热性能影响相关设备的长期稳定运行。本文在国家自然科学基金的资助下,研究了梯形沟槽结构参数、微米颗粒的体积分数及粒径、磁场强度对Taylor-Couette流动及其换热性能的影响规律,主要研究内容如下:基于实验结果建立了计算精度较高的数值模拟方法,从涡量、湍动能、温度场、场协同等方面研究了梯形沟槽结构参数对Taylor-Couette流动换热过程的影响规律,基于熵产理论分析环隙内流动传热过程的能量耗散;采用基于欧拉-拉格朗日方法的DPM模型开展环隙内固液两相流动的数值计算,研究微米颗粒体积分数和粒径对内圆柱壁面附近流体的流场分布、温度梯度和湍动能的影响规律,以综合传热因子评价环隙内固液两相流的综合换热能力,分析了微米颗粒强化Taylor-Couette流动换热能力的机理;研究了磁场对环隙内固液两相流场的影响规律,分析了横向磁场影响下Taylor-Couette流动的换热特性。具体研究成果如下:1.基于PIV实验和传热性能试验的测量结果,建立了环隙内流动传热过程的高精度数值模拟方法。2.减小沟槽角度、增加沟槽数量能够增加环隙内流体的平均湍动能、提高速度场和温度场的协同程度,有助于提升泰勒涡的换热能力;随着沟槽宽度增加,环隙内泰勒涡的换热能力呈现出先增加后下降的趋势,当w=10mm时,环隙内平均湍动能达到最大、场协同程度最好,泰勒涡的换热能力最强。减小沟槽角度能够增加沟槽内流体的温度、降低传热熵产,增加沟槽宽度降低了流动传热过程中的传热熵产和粘性耗散熵产。3.研究了微米颗粒的体积分数和粒径对Taylor-Couette流动换热过程的影响,结果表明:颗粒体积分数越大、粒径越小,内壁面附近的湍动能和温度梯度越大、场协同程度更高,有助于强化泰勒涡的换热性能,随着雷诺数的增加,体积分数的增加对泰勒涡换热性能的增强效果的更加明显;增加颗粒的体积分数、减小颗粒粒径能够减小由传热引起的不可逆熵产,增加固液两相流的热能传递效率;环隙内液固两相的相互作用随着颗粒体积分数的增加、粒径的减小而增强,增加了粘性耗散熵产。4.研究了横向磁场强度对Taylor-Couette流动换热过程的影响,结果表明:环隙内流体的换热能力和综合传热因子随着磁场强度和雷诺数的增大而增加;磁场的作用能够提高热量传递的能力,降低传热熵产;磁场作用下环隙内流体有着更丰富的流态,增加了粘性耗散熵产。

关键词： Taylor-Couette流换热性能沟槽结构微米颗粒熵产磁场强度