本书围绕黏弹性流体高雷诺数湍流减阻、低雷诺数弹性不稳定性、弹性湍流、微尺度流动及数值模拟等方面内容，系统地总结了作者多年来在黏弹性流体动力学领域的基础研究工作，概述了黏弹性流体的流变学特性及其本构方程，分析了黏弹性流体高雷诺数湍流减阻特性及减阻机理，阐述了黏弹性流体弹性不稳定性及弹性湍流的诱发机理、黏弹性流体微尺度流动现象、黏弹性流体流动数值模拟方法及难点，并给出典型流动数值模拟算例。
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序
前言
第1章 牛顿流体动力学简介1
1.1牛顿流体流动控制方程1
1.2各向同性湍流6
1.2.1相关函数8
1.2.2湍谱分析12
1.2.3各向同性湍流动力学方程16
1.2.4各向同性湍流中的特征尺度20
1.2.5 Kolmogorov局部各向同性湍流及其性质22
1.3壁湍流26
1.3.1简单壁湍流的基本特性27
1.3.2壁湍流中的拟序结构33
1.3.3湍流猝发与壁面阻力的形成48
参考文献50
第2章 黏弹性流体及本构方程54
2.1黏弹性流体基础54
2.1.1非牛顿流体的种类54
2.1.2高聚物和表面活性剂55
2.2黏弹性流体的流变学特性及测量56
2.2.1流变学特性57
2.2.2流变学参数的测量方法及结果62
2.3黏弹性流体本构方程69
2.3.1广义牛顿流体模型69
2.3.2线性黏弹性流体模型71
2.3.3非线性黏弹性流体模型73
2.1黏弹性流体独特的流动特性78
2.4.1法向应力差非零78
2.4.2其他弹性效应78
2.4.3剪切稀变80
2.4.4二次流动80
2.4.5各向异性81
2.4.6弹性不稳定及弹性湍流81
2.4.7湍流减阻82
参考文献83
第3章 黏弹性流体高雷诺数湍流减阻流动87
3.1黏弹性流体湍流减阻流动基本概念87
3.2黏弹性流体湍流减阻影响因素89
3.2.1从减阻剂分子结构角度分析影响湍流减阻的因素89
3.2.2影响湍流减阻的其他因素93
3.3黏弹性流体湍流减阻流动的统计特性96
3.3.1基于LDV的减阻流动实验系统97
3.3.2流向平均速度分布99
3.3.3速度脉动强度分布101
3.3.4速度脉动量相关性分析103
3.3.5速度脉动量能谱分析103
3.4黏弹性流体湍流减阻流动的结构特性106
3.4.1基于PIV的减阻流动实验系统106
3.4.2二维湍涡的识别方法——旋转强度法107
3.4.3 x-y平面内湍涡分布特性108
3.4.4 y-z平面内湍涡分布特性110
3.4.5 r-z平面内湍涡分布特性113
3.5黏弹性流体湍流减阻机理121
3.5.1以微观结构角度对表面活性剂溶液湍流减阻机理的解释121
3.5.2从湍流物理角度对黏弹性流体湍流减阻机理的解释122
参考文献127
第4章 黏弹性流体流动的弹性不稳定性132
1.1弹性不稳定性介绍132
4.1.1弹性不稳定性概述132
4.1.2黏弹性流体弹性不稳定性研究历程133
4.1.3弹性诱发的湍流运动144
4.2弹性不稳定性诱发机理145
4.2.1作用力平衡机理146
4.2.2环向应力作用机理147
4.2.3“发电机效应”机理148
4.3弹性不稳定流动特性149
4.3.1极低Re数对称破缺150
4.3.2剪切带状流动153
4.3.3热耗散弹性不稳定性154
4.3.4弹性不稳定性促进强化混合154
参考文献155
第5章 黏弹性流体弹性湍流163
5.1弹性湍流概述163
5.2弹性湍流的研究方法164
5.3弹性湍流的统计特性166
5.3.1流动阻力特征166
5.3.2弹性湍流的多尺度特性169
5.3.3弹性湍流的标度律与间歇性173
5.4弹性湍流的结构特征175
5.4.1平行平板旋转流动175
5.4.2自由液面旋转流动177
5.4.3三维Kolmogorov流动与平行槽道内分层流动178
5.5弹性湍流的产生机理179
5.5.1弹性湍流与磁流体“小尺度”湍流的类比179
5.5.2黏弹性流体微观大分子结构的“盘绕拉伸”转捩181
5.5.3流道弯曲流线是否必要185
5.5.4弹性湍流脉动速度能量从何而米186
5.6弹性湍流的应用前景190
参考文献192
第6章 黏弹性流体微尺度流动195
6.1微尺度流动简介195
6.2黏弹性流体微通道内的不稳定流动198
6.3黏弹性流体微尺度流动强化混合203
6.3.1标量输运的理论基础203
6.3.2流动结构205
6.3.3标量混合特性208
6.3.4标量能谱217
6.3.5标量混合长度218
6.3.6标量梯度结构222
6.4黏弹性流体微尺度通道内的液滴动力学225
6.4.1黏弹性流体微液滴流动226
6.4.2黏弹性流体微液滴牛成227
6.4.3黏弹性流体微液滴变形231
参考文献240
第7章 黏弹性流体流动数值模拟方法246
7.1黏弹性流体流动数值模拟发展概述246
7.2黏弹性流体流动数值模拟方程248
7.3黏弹性流体流动数值模拟中的困难及解决方法251
7.3.1黏弹性流体本构模型选取251
7.3.2数值模拟方法选取252
7.3.3黏弹性流体本构方程的特殊处理253
7.1黏弹性流体流动数值模拟算例258
7.4.1平板槽道湍流258
7.4.2各向同性湍流262
7.4.3 Kolmogorov流动275
7.4.4顶盖驱动方腔流动278
7.4.5平面突扩流动280
参考文献286
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