旋转槽道湍流标量场输运特性数值模拟研究

展向旋转槽道湍流中的标量场输运过程是与众多工程流动直接相关的模型问题。基于直接数值模拟工作对该问题开展系统性的研究。由壁面摩擦速度定义的流动Reynolds数固定在180,重点考察Schmidt数和旋转数的影响。结果表明,较弱旋转强度即可对主导流动结构形态产生明显的影响:此时槽道不稳定侧产生流向大尺度结构,由此导致标量场出现条带状结构。强旋转时不稳定侧出现被湍流充分混合的区域,而在稳定侧流动层流化并出现近似传导区。平均标量剖面在湍流区和层流区呈现斜率不同的线性分布。Schmidt数小于1时,湍流区标量场脉动和湍流输运随旋转数出现非单调变化,而Schmidt数大于等于1时两者都随旋转数单调下降。由此导致总标量传输率在Schmidt数小于1时随旋转数先上升后下降,而当Schmidt数大于1时单调下降且在弱旋转区域下降趋势最快。