二维和三维对称扩缩通道流动的非线性特性

来源：上海理工大学学报杂志2025年第5期北京时间：

作者：杨丽泉，杨茉，黄维佳

单位：上海理工大学 能源与动力工程学院，上海 200093,上海理工大学 能源与动力工程学院，上海 200093,上海理工大学 能源与动力工程学院，上海 200093

摘要：对具有对称结构的扩缩通道中的流体流动，分别建立了二维和三维流动模型。分析证明了三维模型具有与二维模型相同的二维解。通过数值模拟，分别获得了Re取不同值时二维和三维模型中流体流动的速度场。根据数值结果，分析了二维模型和三维模型流动的非线性特性及其差异。数值结果表明，Re取不同值时，二维模型和三维模型中的流动都经历了解的分岔，出现了对称破缺、自维持振荡，以及混沌等非线性现象。当Re为120时，二维模型与三维模型都具有唯一的、对称的、稳态的速度场，二维模型与三维模型的解完全相同；当Re为200时，二维模型与三维模型的解不唯一，存在一对反对称的稳态非对称解，二维与三维模型的解依然完全相同，没有三维的流动；当Re为280时，三维模型出现了三维流动，二维模型与三维模型的解不同，但都具有一对反对称的稳态非对称解；当Re为330时，二维模型与三维模型都恢复到具有唯一的、对称的、稳态解，二维模型与三维模型的解完全相同；当Re为352、380、600时，二维模型与三维模型的解都是振荡的、非稳态的，三维模型的解不同于二维模型的解，出现了三维流动，解从周期振荡、倍周期振荡，发展为混沌。

关键词：扩缩通道;流体流动;数值模拟;分岔;非线性

基金资助：国家自然科学基金资助项目（52576092）