负浮力射流的卷积和失稳特性及其湍流形成机制研究

湍流的形成机制是目前悬而未决的重大科学难题之一，而负浮力射流中的湍流由于负浮力的影响具有其独特的形成机制。对处于从层流转捩到湍流的转捩区间的负浮力射流动力学特性的研究有望了解流动失稳、卷积和湍流在负浮力射流中的独特形成机制，因而具有十分重要的科学意义和理论价值。但目前尚未发现他人在这方面的研究结果报道。本项目将利用目前处于研究前沿的直接数值模拟方法和粒子图像测速法（PIV）实验方法并配合使用标度分析方法对处于转捩区间的负浮力射流的三维瞬时流动动力学特性进行深入的研究，得到表征其动力学特性参数的瞬时分布和统计结果，探索和确定射流失稳和发生卷积的临界弗罗德值和雷诺值,探索湍流的形成机制，以及宏观特性参数与控制参数和结构参数之间的内在联系。研究结果将为流体力学和湍流理论增添新的内容，并将促使我们尽快跻身于计算流体力学和湍流的世界研究前沿，提升我国在这方面研究的国际地位。