V形空腔内Moffatt涡旋的数值模拟

应用边界元方法 ,对低雷诺数粘性不可压流体在V形空腔内的流动问题进行数值分析 ,数值模拟V形空腔内流体的流场表明 :流场内出现Moffatt涡 ,所形成的两个较大涡旋不但大小不等、强度差别很大而且旋转方向相反 ,其中大涡的涡心坐标为 y1=4 .4cm ,小涡的涡心坐标为 y2 =2 .2cm ,第一个涡的分离点坐标为Y1=4 .8cm ,两涡的分离点坐标为Y2 =2 .4cm ,亦即 :y2 =y1/ 2 ,Y2 =Y1/ 2 ,数值计算结果与Taneda的实验结果比较完全一致。特别是我们还发现V形空腔内不仅仅有两个涡旋 ,而是应有强度急剧减弱的n个涡旋 ,各涡的涡心坐标 yn 以及相邻两涡的分离点坐标Yn 满足如下条件 :yn +1=yn/ 2 ,Yn +1=Yn/ 2。数值计算结果表明在V形空腔内的第四个涡旋的强度已经非常弱 ,其数量级已经是 10 - 4,因此我们有理由认为对θ =2 8.5°的V形空腔有nmax=4。