基于能量梯度理论的封闭圆柱内涡破裂分析

通过数值模拟研究封闭圆柱内的涡破裂现象。考虑离心力、科里奥利力、角动量与方位角涡量，利用能量梯度理论解释圆柱内的涡破裂。研究结果表明，能量梯度函数 K 的大值主要位于中心轴线处，以及圆柱两侧环流涡与中心轴线处涡破裂泡之间的区域。发现中心轴线上能量梯度函数 K 的局部峰值位置对应于涡破裂首次发生的位置。K 函数在水平方向上的局部峰值位置对应于除中心轴线外的速度拐点。对于低长径比，涡破裂主要由中心轴线处的高 K 值决定。圆柱两侧环流涡与中心轴线处涡破裂泡之间高 K 值区域的影响随长径比增大而增强。对于高长径比，涡破裂泡的发生与发展可能受圆柱两侧环流涡与中心轴线处涡破裂泡之间高 K 值区域的影响。