天津市科技进步奖获奖项目简介


由天津大学机械学院周恒院士,罗纪生,姜楠,舒玮,曹伟教授完成

湍 流 及 其 控 制


一、主要研究内容:
1、湍流中相干结构的研究 根据实验观察:相干结构具有拟周期性、即波的性质。相应地,我们提出了相干结构的不稳定波模型。根据该模型计算得到了与实验一致的低速条纹的间隔的规律及相干结构非对称性分布的概率。 进一步的研究表明:相干结构有孤立波的性质,即可以单独存在。相应地,我们又提出了单个相干结构模型,该模型证明相干结构确实可以单独存在。单个相干结构之间的相互作用模型。用该模型同样可以解释低速条纹间隔的规律性问题。研究还发现,相干结构不能自己产生。为此,又建立了外区扰动激发近壁区相干结构的模型,成功的对外区扰动在近壁区产生相干结构的机理进行了解释。这样,就建立了系统的相干结构的动力学模型,已可用于湍流标量输运的计算。
2、可压缩流关于增强混合的研究 提出了一种包括亚音速和超音速混合层的增强混合的方法。通过直接数值模拟证实在一定程度上是有效的。
   3、超音速边界层转捩问题中出现小激波的问题 一般认为,转捩是由扰动增长引起的。扰动增长后,可能会产生小激波。我们在国际上首先提出这个问题并提出了用流体质点熵的跃增来确证小激波存在的方法及准则。进一步用该方法证实了在超音速混合层及边界层流中扰动的增长会导致小激波的出现。
二、主要发现点及创新性:
1、系统地提出了边界层近壁区相干结构的动力学模型,已可应用于湍流标量输运的计算。研究过程中,在做相应的实验时,提出了用子波分析识别壁湍流相干结构的能量最大准则。
2、提出了可压缩,特别是超音速混合层增强混合的方法.
3、提出并证实在超音速边界层流中扰动会导致小激波的出现。
三、与国内外同类研究的综合比较:
  以上三个方面的主要工作,全部都有别于国内外的传统做法。特别是湍流相干结构的研究,整个课题组经十几年努力,取得了系统性的成果。相关论文大部分发表在"中国科学"上。培养了六名博士。本课题的另一特点是:始终坚持理论和实际的结合。所研究的问题,既是重大的基础问题,又有重要的应用前景。
四、论文发表、收录及引用和评价情:
重要学术刊物上发表论文70篇
  收录(篇) 引用(次) 他引(次)
《SCI》 23 27 10
《EI》 12    
《CSCD》 15 45 26
相干结构的研究成果曾三次在国际学术会议上做邀请报告
1、1996年在美国召开的国际"Flow Modeling and Turbulence Measurement"会上作分组邀请报告。
2、1997年在日本纪念机械工程师协会成立100周年的"International Conference on Fluid Engineering"上作大会邀请报告。
3、2002在周培源应用数学研究中心成立大会上 (作为国际应用数学大师林家翘(C. C. Lin)先生指明邀请的国内外十位学者之一)做邀请报告。会后美国科学院、工程院、医学科学院三院院士冯元桢教授将该报告评为"highlight of the day"。
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