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湍流边界层多尺度相干结构复涡黏性模型的实验研究

郭利民  
【摘要】: 本文采用热线测速技术,对风洞中平板湍流边界层多尺度相干结构动力学的复涡黏性模型进行了实验研究。 使用IFA300恒温热线风速仪、双平行丝热线探针,以高于对应最小湍流时间尺度的分辨率精细测量了平板湍流边界层中不同法向位置法向间距1mm的空间两点的瞬时流向速度分量及流向速度的法向梯度的时间序列信号。用同样的测量方法使用X型双丝热线探针测量了上述各法向位置的流向、法向速度分量的时间序列信号。 用多尺度子波分析方法对湍流脉动速度信号进行多尺度分解,用自相关方法确定不同尺度湍涡结构的时间尺度。用流向速度分量信号的多尺度子波系数作为特征量检测平板湍流边界层多尺度相干结构。用条件采样方法分离出湍流边界层流向速度多尺度相干结构成分及非相干结构成分。用条件相位平均技术提取平板湍流边界层多尺度相干结构流向速度的法向梯度的条件相位平均波形,随机脉动对相干结构贡献的雷诺应力的条件相位平均波形。 用互相关技术研究了平板湍流边界层不同法向位置多尺度相干结构猝发时流向速度的法向梯度与随机脉动对相干结构贡献的雷诺应力之间的相位关系,进而研究了湍流边界层多尺度相干结构的复涡黏系数模型及其沿平板湍流边界层不同法向位置的变化规律。


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