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尾流

wake flow

苟淵博
2002年12月
力學名詞辭典

名詞解釋:  尾隨在一物體後面的流體運動稱為尾流。如將一圓柱體置於均勻平穩的流場中,對於圓柱周面附近的流體而言,乃是沿著一個幾何不連續的周界面運動。在低Reynolds數時,因為在分流點(separation point)處,壁流層發生流離(separation of boundary layer),或因為出現了正壓坡度,遂使柱體後部產生許多規則排列的漩渦帶,(理想流體時,柱體上下游的流線所表示的流況是對稱的),稱為Kármán's漩渦帶(vortex streets)。將Reynolds數增加後,柱體下游相當柱徑30至40倍的尾流內的漩渦帶,仍顯得十分規則,但在距離以外的尾流中,各規則的漩渦,乃逐漸裂成無數不規則的小漩渦,並經調混及擴散作用,導致紊亂。此時,將Reynolds數繼續增大,則即便圓體後面的尾流間,亦全變成極度紊亂狀態,此時已可稱作亂流尾流(turbulent wake flow)。所以,一定物體形狀,其尾流中之流況,乃是隨著Reynolds數之增加,由層流尾部發展至完全發達(fully developed)之亂流尾流。   此時,若以一個形狀對稱之物體為例,其發生在物體界面上的壁流層,將在邊界之流離點處發生流離現象,必在尾部流域中再行閉合,如圖示,其中的性質為一閉合且有限的自由亂流域,其擴散受到相當的限制,所涉及的問題十分複雜,非分析可予探究者,一般皆取實驗之途。而此閉合尾流之下游還有一無限擴展之尾流域,因擴散及調混作用,使尾流沿軸向上發生橫向擴展。現有的各種牛經驗學理,得以推用到自由亂流之尾流問題上,多須藉助「相似性」的假定,或者尾部域沿下游方向發展時,其中亂流的結構得以保持不變,或指亂流(turbulence)具有其〔保持性流(self-preserving flow)〕。即所謂的相似性(similarity),或流況之相似分佈。   

尾流

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