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LBSALE[1]LBSALEWhat is Rayleigh stability criterion?
Rayleigh stability criterion :无粘平行流动失稳的必要条件是速度场U(y)
存在拐点:U';';=0。或者等价地,稳定的一个充分性条件是U';';恒不为0。稍微
物理点的描述是:流动不稳定的必要条件是流场中的涡量分布存在着极值。这
是Rayleigh在1880年的工作。这个定理也适用于轴对称的无粘旋转流动中。不
过叫Rayleigh stability criterion的不仅仅是这两个,实际上还有第三个关
于无粘旋转流动的判据(Rayleigh circulation criterion):流动对轴对称
扰动不稳定的充分必要条件是环量的绝对值沿径向向外单调增加。Von Karman
给出了一个很物理的解释,这类失稳也称为离心不稳定性。
1950年,Fjortoft改进了平行流的Rayleigh定理:流动不稳定的必要条件是涡
量分布存在着极大值(极小值时是稳定的)。
1949年,Kuo HL (郭晓岚)将Rayleigh定理推广到正压情形。这个定理也被称
为Rayleigh-Kuo定理。郭晓岚于今年(2006年)五月在美国芝加哥去世,他是
为数不多的将能自己的名字写进定理中的华人学者之一。
1965年,Arnold.V.I导出和Kelvin的能量变分原理不同的另一个变分原理,并
从中获得了对于二维流动不稳定性几乎适用是完美的定理-Arnold定理。他的
第一个定理对应于Fjortoft定理,第二个定理应该对应于Rayleigh-Tollmien-
Lin(林家翘)的定理;但远比这两个定理强悍。
Arnold定理实质上终结了二维无粘流动稳定性的研究。 |
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