环形平面库埃特流中的主运动与次运动

进行了轴对称直接数值模拟，研究环形平面库埃特（APC）通道中层流、稳态、不可压缩、牛顿单相流体的流体动力学。该构型为直平面库埃特（SPC）流绕自身弯曲形成环形。这些模拟通过不同雷诺数下的粒子图像测速（PIV）测量进行了验证。流体使用三个无量纲参数进行分析：通道宽高比$A_c$，控制侧壁约束效应；通道曲率比$C_r$，影响由曲率引起的离心力；以及雷诺数${\rm Re}$。上环形板的旋转在方位角方向产生主流，同时由于离心力差的存在在通道截面平面内产生二次回流。因此，方位角速度的垂直剖面偏离了SPC流的经典线性剖面，采用了与湍流平面库埃特流中观察到的类似的意外S形形状。根据$A_c$和$C_r$的取值，流表现出广泛的行为，从具有适当几何参数（$A_c \gtrsim 5$，$C_r \lesssim 0.1$）的中等${\rm Re}$下准二维均匀剪切率流，到复杂的三维流。尽管是层流，APC流与湍流泰勒库埃特（TC）流具有很强的类比。在大雷诺数下，速度梯度集中在壁面附近，流体达到渐近状态，扭矩按${\rm Re}^\alpha$标度，流体结构独立于${\rm Re}$。这些特性使APC流成为TC流在需要剪切和重力在同一平面时的基础研究补充。特别是，它可用于研究分散两相混合物的流变学，类似于Yi等人\cite{YI2021,Yi2022}在TC装置中完成的工作。