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题名哈特曼边界层的初级稳定性分析
被引量：5
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作者
董帅
林殿吉
吕玉坤
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机构
华北电力大学能源动力与机械工程学院
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出处
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2016年第2期327-335,共9页
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基金
国家自然科学基金青年科学基金(11302076)
河北省自然科学基金(A2014502047)
中央高校基本科研业务费(2014MS111)资助项目
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文摘
导电流体在法向外置磁场的作用下,在贴近壁面处会形成哈特曼边界层.哈特曼边界层的稳定性研究对电磁冶金过程和热核聚变反应冷却系统等相关设备的设计和运行都有着十分重要的意义.本文采用非正则模态稳定性分析方法,对两无限大绝缘平行平板内导电流体流动的稳定性进行了研究.通过在时间上迭代求解扰动变量的控制方程组和伴随控制方程组,获得了在磁场作用下初级扰动的增长情况及其空间分布形式,分析了磁场强度对最优扰动增长倍数G_(max)、最优展向波数β_(opt)和最优时刻t_(opt)的影响,并考察了上下两个哈特曼边界层之间的相互作用.结果表明,最优初始扰动的空间分布形式为沿着流场方向的漩涡,关于法向方向对称或者反对称.当哈特曼数Ha较大时(Ha>10),对称漩涡和反对称漩涡形式的初始扰动增长倍数基本相等;上下两个哈特曼边界层可以认为是彼此独立的,不会相互影响,此时最优扰动增长倍数G_(max)与局部雷诺数R的平方成正比,相应的最优展向波数β_(opt)和最优时刻t_(opt)均正比于哈特曼数Ha.当哈特曼数Ha较小时(Ha<10),反对称漩涡形式的初始扰动更为不稳定,其增长倍数大于对称漩涡的增长倍数,且上下两个边界层之间存在着一定的相互作用,并对整个流场的稳定性产生一定的影响.
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关键词
哈特曼边界层
初级扰动
稳定性分析
非正则模态
数值模拟
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Keywords
Hartmann boundary layers
primary perturbation
stability analysis
non-normal mode
numerical simulation
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分类号
O361.5
[理学—流体力学]
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