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(上海电力学院 能源与机械工程学院,上海 200090)

随着科学技术的发展,实际生产过程的分析日益精密,各种精确的分析和科学实验的结果表明,任何一个实际的物理系统都是非线性的。传热学各相关学科领域存在着丰富的非线性特性。弯管作为一种特殊的管道,应用在工业生产的方方面面,通过对弯管内流动和非线性特性的研究,可以丰富传热学的物理机理。大量的研究表明,当某个控制参数变化时,非线性特性会出现局部失稳、振荡、多解等复杂的现象。

20世纪中叶,研究者通过模拟和实验的方法发现弯管内存在四涡形式的二次流动,并展开了对弯管内流动分叉、振荡等非线性现象的研究[1-2]。LUO W J[3]分析了长宽比为1及曲率半径为1.5的弯管内的流动,找到了2涡、4涡、6涡及不对称的4种流场状态。张昆等人[4]采用紧致方法对方腔内Rayleigh-Benard对流(自然对流)及其静态分岔现象进行了模拟研究。数值计算结果显示,当长宽比为8时,不同的初场可以得出3种不同的流场和温度场。郑建城等人[5]对封闭圆内开缝圆自然对流的非线性特性进行了研究,结果表明,在不同参数下流动和换热存在稳态定常解、周期性振荡解、拟周期性振荡解和非周期性振荡解。LIU F等人[6]研究了小弯曲曲率矩形通道内充分发展段强制对流的分岔和稳定性,结果发现了7个对称解分枝和4个非对称解分枝,而且随De数(De数为无量纲控制参数)的增加,有限随机扰动导致流体经历从稳态到另一个稳态、周期振荡、间歇振荡、另一个周期振荡、混沌振荡的非线性流动状态。……