【摘 要】
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使用高时间分辨粒子图像测速技术,研究湍流边界层中大尺度相干运动.由于大尺度运动的流向空间尺度与边界层厚度δ有关,因此沿流向排列4个高速相机进行拍摄,得到了约6.7δ×1.2δ的湍流边界层大视场,实验雷诺数Reτ?=422.针对流场中不同法向高度的流向脉动速度,采用沿流向方向进行空间小波变换的方法,得到不同空间尺度分量的脉动速度,并计算其占总流向脉动动能的比例,发现湍流边界层外区存在流向最大能量流向尺度,约为1δ.通过小波分解将湍流脉动速度场分为大尺度分量和小尺度分量.使用速度门限法,沿时间序列提取大尺度相
【机 构】
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天津大学 机械工程学院,天津 300354;天津大学 机械工程学院,天津 300354;天津市现代工程力学重点实验室,天津 300354
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使用高时间分辨粒子图像测速技术,研究湍流边界层中大尺度相干运动.由于大尺度运动的流向空间尺度与边界层厚度δ有关,因此沿流向排列4个高速相机进行拍摄,得到了约6.7δ×1.2δ的湍流边界层大视场,实验雷诺数Reτ?=422.针对流场中不同法向高度的流向脉动速度,采用沿流向方向进行空间小波变换的方法,得到不同空间尺度分量的脉动速度,并计算其占总流向脉动动能的比例,发现湍流边界层外区存在流向最大能量流向尺度,约为1δ.通过小波分解将湍流脉动速度场分为大尺度分量和小尺度分量.使用速度门限法,沿时间序列提取大尺度相干运动,利用泰勒冻结假设,将时间结构转化为空间结构,并与直接从空间得到的大尺度相干结构做对比.使用相位平均法测得大尺度相干结构的几何形态,发现从时间维度和直接从空间维度得到的喷射事件的流向尺度相近,而直接从空间提取的扫掠事件要比从时间提取的大.结果表明:流场中1δ尺度左右的大尺度运动是湍动能的主要贡献者;利用泰勒冻结假设可以从时间中提取出大尺度相干结构,与从流场空间直接提取的结果有着良好的一致性.
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