流体湍流转变与固体塑性之间类比的研究

本文研究的主题是简单剪切流的不稳定性机制，如Hagen-Poiseuille管流，这是流体力学中一个长期存在的问题[1,2]。探讨了与固体理想塑性现象学理论的可能类比。这种类比允许对Navier-Stokes方程进行扩展，使简单剪切流变得不稳定。遵循von Mises[4]的观点，假设流体中存在最大允许剪切应力或“屈服应力”。当实际应力达到该值后，一个新的物理机制将被激活，试图减小应力。该机制产生一种类似压力的力，必须将其添加到Navier-Stokes方程中。屈服应力本身是一个材料常数，不依赖于特定流动的雷诺数。本文将展示如何从实验数据估算其值。为了演示考虑附加力后流动特性如何变化，给出了二维喷嘴中的非定常流动。动量源通过Fluent[6]提供的用户自定义函数接口引入Navier-Stokes方程。初始数据和模拟结果总结在附录中。