尾迹与湍流边界层相互作用是湍流研究中的一个重要问题,又是航空、叶轮机械等工程技术领域中经常遇到的典型流动现象.该文通过实验观察和测量,重点对圆柱尾迹/湍流边界层相互作用过程中,壁面附近湍流相干结构的特性进行研究.文中利用氢气泡流速测量方法,分析了尾迹/湍流边界层相互作用的流场发展过程和时间平均特性.在所考察的实验条件下,相互作用没有明显改变紧邻壁面的流动平均特性,也未影响尾迹上半部分的发展,在近壁流动和未扰动尾迹之间是两种剪切流相互作用的混合区,它的宽度沿流向增长.氢气泡流动显示的结果表明,在一定条件下,尾迹(涡)可在壁面附近诱导产生新的流动现象:尾迹涡较强且靠近壁面时,引起壁面二次涡;稍弱的尾迹涡引起鼓包;理论上,所有尾迹涡都可对附近流体产生掺卷作用.二次涡和鼓包发展过程中的流动形态是多变的,但最后结果都是局部流体快速地向远区喷发.由尾迹引起的这三种流动现象增强了壁面附近不同流层之间的动量传输.利用流动显示图像,考察了近壁湍流中低速流体条带的特征.与没有尾迹扰动的情况相比,在圆柱下游低速条带的平均展向间距λ减小或增大,圆柱离壁面越近,λ的减小越显著,最大减小量出现得越早,尾迹的影响也消失得越早;若高度相同,圆柱下游λ的变化趋势近似,直径较大的圆柱对条带间距影响更强烈.但是,尾迹的影响并未改变条带间距的统计分布性质,它们仍然较好地符合对数正态规律.此外,条带结构的外貌特征也基本保持不变.根据从流动显示图像获得的瞬时流速剖面的时间序列,探讨了壁面附近湍流脉动和展向涡量场的相干特征.尾迹的作用使得壁面附近湍流相干脉动的活跃区域增大,在低速条带平均间距显著减小的流向位置,脉动的强度也同时大幅度提高.这种相干扰动的加强是引起条带间距减小的原因之一.在湍流边界层中存在包含较强展向涡量的倾斜剪切层,它们由准流向涡或展向涡运动引起.如果圆柱尾迹离壁面较近,涡量场中剪切层的出现频率减小;当尾迹离壁面更近时,壁面附近涡量场原有的结构特征被完全破坏,不存在倾斜的剪切层;随着尾迹强度沿流向衰减,壁面对流动的影响逐渐突出,涡量场结构开始恢复湍流边界层的情况.