【摘 要】
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湍流边界层主动控制减阻由于其在实践应用和基础研究方面的重要性,从而倍受科研领域关注。本课题实验研究了基于介质阻挡放电等离子激励器所诱发流向涡的平板湍流边界层壁面摩
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湍流边界层主动控制减阻由于其在实践应用和基础研究方面的重要性,从而倍受科研领域关注。本课题实验研究了基于介质阻挡放电等离子激励器所诱发流向涡的平板湍流边界层壁面摩擦减阻。 本文中研究了四种能够在湍流边界层中诱发流向涡的等离子激励器。利用时间分辨PIV捕捉垂直于来流平面中流向涡的发展和相互作用过程,并利用测力天平测量壁面摩擦阻力。提出了一种新的标定方法,提高了测力天平对摩擦阻力变化的分辨率。研究发现由于等离子激励器诱发流向涡和湍流边界层的相互作用,最大减阻量达50%。同时还研究了控制效率,定义为减阻量与等离子激励器功率消耗的比值。通过对控制后流动的热线实验测量,研究了等离子诱发流向涡对于湍流边界层中流向速度u的统计量分布、等离子激励器下游的展向阻力分布和流向阻力恢复的影响。 针对其中一种激励器(B方案),在xz面(y+=24)处的烟线流动显示表明了低速条带由于等离子力的作用被推向激励器对中心,造成了大量的湍流能耗散。PIV结果表明由于控制后流动中的高能量耗散导致近壁面的条带结构尺度从大结构变为小结构,并且条带结构的强度降低,同时低速条带的平均间距变宽。另一方面,准流向涡的平均角度由9°减小为4°,低速条带的上升被抑制,这削弱了近壁面处的旋涡再生循环。
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