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湍流多尺度结构迁移速度实验研究

李世珍  
【摘要】: 湍流边界层中多尺度湍流结构的对流迁移速度对于研究湍流中动量、质量和能量的传递和输运过程有着重要的意义,充当着湍流研究中时间描述与空间描述的桥梁,并且在湍流研究中经常引用的泰勒冻结假设也涉及到湍流结构的迁移速度,但是,如何确定不同尺度湍流结构的迁移速度至今尚未有明确的方法。 针对这一问题,本文以平板湍流边界层为实验研究对象,使用恒温热线风速仪IFA300、两个单丝热线探针和两套高精度自动控制坐标架,在不同雷诺数、不同法向位置和探针不同流向距离的条件下,对平板湍流边界层中的流向速度进行了两点同时测量。综合运用时间、空间和时-空相关分析法以及子波分析法,测量了湍流的整体平均迁移速度和不同尺度下湍流结构的迁移速度。 通过实验测量,分析了雷诺数、法向位置和探针流向间距对迁移速度的影响。澄清了壁湍流边界层不同法向位置处的迁移速度和分尺度迁移速度与当地平均速度和自由来流速度之间的关系。并借此分析了在平板湍流边界层中使用泰勒冻结假设时,迁移速度的选择问题。


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