轉捩

轉捩,流體力學名詞,表征一種流動現象。

基本信息

流體力學名詞,表征一種流動現象,英文為transition。
轉捩,即從層流到湍流的過渡。
轉捩點的計算和預估是設計飛行器的關鍵前提。
目前,轉捩點的計算約有三種方法:
1. 通過湍流模型計算。目前,湍流模型中還不是完全的理論公式,而是經驗公式。
2. 直接求解N-S方程。
3. 求解基於小擾動理論的線性穩定性方程和求解拋物線形穩定性方程。

轉捩的分類

從形成機制上來講,轉捩可分為三種:自然轉捩(或橫流轉捩,natural transition),旁路轉捩(bypass transition),分離流轉捩(separation-induced transition)。自然轉捩發生在低湍流度下(Tu<1%),被認為是最普遍的一種轉捩形式,它。而旁路轉捩是由外部氣流(自由流湍流)的強幹擾引起的,其邊界層內擾動呈代數增長,不再服從指數規律,即不經過T-S波的小擾動增長過程而直接由層流突變為湍流。典型的例子是葉輪機械中的轉捩過程。

自然轉捩(橫流轉捩)

Natural Transition
自然轉捩過程圖
自然轉捩各階段具體如下:
1:前緣之後的穩定層流;
2:具有二維Tollmien-Schlichting波的不穩定層流;
3:不穩定的三維擾動波開始發展並形成渦鏇;展向渦量。
4:在局部渦量很高的地方湍流促發;三維渦破碎。
5:在湍流脈動速度大的地方形成湍斑;
6:湍斑聚結成充分發展的湍流邊界層。

分離流轉捩

Separation-induced transition

旁路轉捩

Bypass transition,此名稱是按照Morkovin(1969)的提法而延續下來的。旁路轉捩是由外部氣流(自由流湍流)的強幹擾引起的,並且完全繞過了Tollmien-Schlichting描述的不穩定狀態,這是在葉輪機械中常見的轉捩形式。

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