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周期性吹吸扰动对湍流边界层相干结构影响的实验研究

赵瑞杰  
【摘要】: 本文对风洞中平板湍流边界层施加不同频率的局部周期性吹吸扰动控制层多尺度相干结构进行了实验研究。 通过平板表面沿展向切割一条窄缝,用扬声器从壁面对平板湍流边界层施加不同频率的局部周期性吹吸扰动,从而改变平板湍流边界层中多尺度相干结构的发生概率、强度、能量分布、条件相位平均波形等统计特征,对平板湍流边界层不同尺度流动结构进行干扰和控制。研究不同频率的周期性扰动对平板边界层中的多尺度相干结构的影响。 采用IFA300热线风速仪和双丝热线探针,精确测量了施加不同频率周期性吹吸扰动前后平板湍流边界层中不同位置的流向速度分量和法向速度分量的时间序列信号。并且利用快速Fouier变换(FFT)的方法提取扰动流场中包含扰动信号的区域,初步确定扰动影响的范围。 通过研究喷射和扫掠过程中流向脉动速度、法向脉动速度条件相位波形以及两者共同决定的雷诺应力的条件相位波形,研究三者之间的相位关系。研究发现施加周期性扰动改变了喷射和扫掠过程中的条件相位波形的幅值、时间演化过程以及流向脉动速度和法向脉动速度之间的相位差,在局部有限范围内有一定的减阻效果。


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