【摘 要】
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该文的工作之一为使用唯象的研究方法(ESS,层次结构分析——β检验和γ检验)对自由混合层湍流进行研究.自由剪切层的实验在北京大学湍流与复杂系统国家重点实验室的低湍流风
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该文的工作之一为使用唯象的研究方法(ESS,层次结构分析——β检验和γ检验)对自由混合层湍流进行研究.自由剪切层的实验在北京大学湍流与复杂系统国家重点实验室的低湍流风洞完成.使用X探头在展向(z方向)的不同位置同时分别采集三个速度分量u,v,w在流向(x方向)和展向(z方向)的速度信号,从而建立起一个三维的速度场,使统计三个速度分量的纵向和横向的结构函数成为可能.最后我们得到了两个纵向标度指数和四个横向标度指数,其中两个纵向标度指数与SL94预言的均匀各向同性湍流的标度指数重合,四个横向标度指数各不相同(非均匀湍流的结构性),而其中ζ<,p>的标度指数的奇异性是最引人瞩目的,它所代表的强间歇性证实了流向涡的存在.所有三个速度分量的纵向和横向都通过了层次结构分析的β检验和γ检验.各个分量的纵向和横向的β值都非常之接近,而参数γ的值则差异比较大,这些都与以前研究结果是吻合的.β值的稳定是湍流场能量耗散率的稳定性表现,而γ值则与流场结构中的流向涡和展向涡有很大关系,它的变化反应了流场中结构的变化.此工作的另一个意义还在于把唯象的统计理论提炼出的统计参数与流动结构联系起来,这预示了流体力学唯象学派向结构学派的靠拢,并为统计方法为工程服务打开了一条路.另一项工作是使用非线性Langevin模型来预测均匀各向同性湍流的单点涡的概率密度函数.文中提出一个解析的概率分布函数的形式,并使用该函数拟合了三维均匀各向同性湍流场的涡量场ω<,z>(从数值模拟结果统计得出)的概率分布函数,从拟合结果的理想性来说,完全证明了使用非线性Langevin思想的正确性以及可行性.届于速度横向结构函数δu<,y>与涡量ω<,z>表达式的一致性,文中还使用该解析的概率密度函数拟合了速度分量u在y方向的速度结构函数在不同尺度的概率密度分布函数,并对截断后的概率密度函数进行了预测性的拟合,最后使用层次结构分析的方法证实了预测的可靠性.该文最后记录了在平时处理数据时积累的关于滤波和做层次结构分析的经验.
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