转捩边界层中局部扰动激发形成大尺度涡结构的非线性机制

在充分发展剪切湍流中存在着大尺度涡结构的特性，在好多方面与转捩边界层中的流动特征有相似之处。因此，该项目采用变间距的紧致有限差分方法，研究转捩边界层中局部扰动激发形成大尺度涡结构的非线性机制问题，给出零压及有压梯度转捩边界层中不同类型的单个或多个局部扰动激发出大尺度结构涡(如快慢斑，流向涡及发夹涡等)的物理过程与动态演变规律，探究其内在因果关系，建立压力梯度在产生大尺度涡结构的起因、发展、失稳、破裂及再生过程中的作用和影响；在人为构建三维基本流基础上，探索三维转捩边界层中局部扰动诱发出大尺度涡结构的非线性机制与动力学特性，确定二维及三维特性对大尺度涡结构形成的物理过程及发展规律有何异同；再着重讨论多个局部扰动引发多个大尺度涡结构产生的机制和不同涡之间的相互作用、干扰及影响等。该问题的研究将从不同角度去认识和理解湍流形成过程，揭示湍流运动的内在本质，为建立具有普适性的湍流模式提供足够的依据。