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撞击剪切流的实验研究

李甘牛  
【摘要】: 本文对撞击剪切流,即射流剪切层撞击顺流放置的平板的流动,进行了实验研究。在对流动的不稳定波之间非线性相互作用过程和自激振荡的基本规律研究的基础上,实验研究了绊线、旁射流和折板削弱自激振荡的效果与机制。 用双频声激励方法,实验研究了剪切流中基波及其亚谐波的相位差对“亚谐共振”非线性过程的影响。结果表明,有一个狭窄的相位差范围,当相位差的值落入其中时,亚谐波的空间演化受到显著的削弱;而且,相位差的这种影响受基波及亚谐波初始幅值的制约。应用双相干分析技术,还实验研究了“失调亚谐共振”或“三波耦合”非线性过程。研究表明,非线性过程中基波起“催化剂”作用。 初步的试验表明,在一定条件下绊线或旁射流削弱了流动的自激振荡。为探求它们削弱自激振荡的机理,在非撞击剪切层上进行一组可控实验。实验中,以声激励代替在撞击剪切流中向上游转播的压力扰动的反馈作用。在不同绊线位置或不同旁射流流速条件下,研究了射流出口临近剪切层对声激励的感受性,脉动流速向下游的空间演化及平均流速剖面。 研究折板对自激振荡的影响,主要集中在不同折转角和折转长度的折板削弱振荡声压的作用上。结果表明,当折转角为30°~60°和折转长度(b)与振荡波长(λ)相当时(b/λ≈1.0),折板具有显著的削弱振荡声压的效果;折转角45°时,折板长度与振荡基频波长之比b/λ在0.5,折板就有削弱振荡声压的效果,b/λ在1.0或更大时削弱效果更佳。


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