球形Taylor-Couette流分叉解的数值模拟研究

用差分方法求解轴对称定常不可压N-S方程,对内球旋转、外球不动的两同心球(间隙比σ=0.18)之间的流体在Re_c_1≤1 500范围内的定常分叉流动进行了数值模拟。模拟结果表明在775≤Re≤1 220时可以存在稳定的1-涡和2-涡两种流态,而在1 220<Re≤1 500时可以存在稳定的0-涡,1-涡和2-涡3种流态。同一Re数下不同流态的形成和初始条件有关,而用不同的内球角加速度可以得到不同的初始条件。0-涡和2-涡的产生主要取决于角加速度,而1-涡的产生则还和破坏赤道对称性的扰动有关。文中还分析了在较大Re数时子午面流场内鞍点的形成机理及其对形成2-涡的作用。