用于水中兵器电磁消涡技术的机理研究

电磁场在导电的流体中产生的Lorentz力可以有效地改变流体边界层的结构,从而实现对流场的控制。基于电磁场和Lorentz力的基本方程,对由电极和磁极按一定规律排列形成的平板和圆柱状物体的电磁场空间分布,以及将其置于流动的弱电介质溶液时所形成的Lorentz力的空间分布进行了数值研究,并对Lorentz力的衰减规律、渗透深度和脉动程度进行了讨论。根据Lorentz力的数值结果,还对电磁场中的流动现象进行了数值计算,揭示了Lorentz力对圆柱绕流的控制过程。     

确定空间分布的展向Lorentz力作用下槽道湍流的壁面减阻

文章采用直接数值模拟方法,对具有确定空间分布的展向Lorentz力作用下槽道湍流的壁面减阻效果和减阻机理进行了研究,讨论了电磁力强度A和流向波数kx对湍流流场的展向速度、条带、流向涡、Reynolds应力分布和壁面减阻率的影响.结果表明,湍流固有流场和电磁力诱导流场之间相互调制,存在最优参数A、kx,使得诱导流场主宰壁面边界层,减阻效果最好.     

壁面展向周期振动减阻机理及其二维波谱分析

利用直接数值模拟(DNS)对壁面作展向周期运动的槽道湍流进行研究,建立了槽道湍流数据库.通过改变振幅大小和振动周期,可以使壁面摩擦阻力明显减少.随着平均减阻率的增加,壁面阻力随时间的变化也更加稳定并呈现出较大周期的变化.将一个典型的阻力变化周期分成三个不同区域进行讨论,对湍流脉动能的二维波谱进行了定量分析,进一步揭示出壁面展向周期振动抑制湍流、实现减阻的内在机理.