关键词：水力学；恒定有压扩散流；局部非稳态现象；大涡模拟；频谱分析
摘 要：三维数值模拟采用大涡模拟（LES）方法，小尺度涡的影响采用RNG 亚格子模型。通过瞬时流场结构分析，发现在恒定流状态下扩散段内存在流动的局部非稳态（流动）现象。结合速度历时过程及其频谱分析，探讨了此现象产生的原因，指出扩散段内水流运动由低频摆动运动和高频脉动运动组成，主流的低频摆动是由分离区漩涡的横向振荡诱发的。基于不同雷诺数（Re=500~56000）及边壁扩散角度（5~10 度）扩散段内水流运动局部非稳态现象的统计特征，指出对称边界条件下主流在扩散段内做准周期摆动，高雷诺数（Re>7000）时其摆动的统计特征不受雷诺数影响；水平扩散段不产此现象的极限扩散角为7 度。壁面压强历时过程的频谱分析表明，对称边界条件下扩散段内产生局部非稳态现象时，边壁压强的时域过程并不对称，但频域过程基本对称。计算结果和试验结果基本吻合。