文档介绍：⑧—■嘎■爿阁葺曲■翔■.一天津支薯硕士学位论文;衍而五天津大学研究生院年学科专业:作者姓名:指导教师:流体力学姜楠教授张晋
中文摘要其之前的尺度的能量大幅增加。对于较高些的位置如Γ蚴抢胫辖关键词:湍流边界层,圆柱尾迹,相干结构,子波分析绕流尾迹与边界层的相互作用是在航空工程及叶轮机械中经常遇见的问题。为了考察尾迹对边界层内多尺度相干结构的影响,在风洞中平板湍流边界层充分发展区域沿展向放置一根圆柱,用热线风速仪和单丝热线探针精细测量了圆柱下游不同位置处的流向速度信号,对用内尺度无量纲化的平均流场进行了检验。对测量到的壁湍流速度信号进行子波变换和条件平均的分析,计算了尾迹/湍流边界层作用后的分尺度能量分布及相干结构的平均波形,对比研究了不同直径的圆柱,在距壁面高度不同的情况下,对下游不同位置处壁湍流多尺度相干实验中发现,圆柱距壁面越近,对壁面区域的影响越大,使能量最大尺度及的圆柱产生更强的作用。而位于一倍边界层厚度附近的圆柱对近壁区域则几乎没更多地增加相干结构的能量。而对某一固定测点而言,其受上方圆柱的影响要大于受下方圆柱的影响。尾迹对边界层近壁区域的能量分布与相干结构条件平均波形的影响沿着流向逐渐减小,但至下游倍圆柱直径处仍然对能量有明显的增大作用,其具体的影响范围还有待进一步研究。圆柱尾迹与边界层相互作用,改变了近壁区域多尺度相干结构的平均演化过程,也即速度的变化过程。通常使波形中正的峰值明显增大,中间压缩段加剧,整个波形也不再具有很好的反对称形状。结构的影响。有影响。圆柱尾迹对下游的影响在法向具有不对称性,圆柱上侧的尾迹结构能够
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签字日期:硝年二月御日州年。月却日学位论文作者签名:獗晋学位论文作者签名:旅晋独创性声明学位论文版权使用授权书签字日期:勿酬皤串。月力日或撰写过的研究成果,也不包含为获得鑫盗盘堂或其他教育机构的学位或证本学位论文作者完全了解鑫盗盘堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权苤壅盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签字日期:索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得导师签名
第一章引言壁湍流研究简述湍流是指粘性流体禾濉⑵濉⒌壤胱犹在高雷诺数条件下由于流动失稳而引起的极端混乱的流动状态。它是自然界和工程中广泛存在的流体流动现象,也是自然科学和工程技术中有待解决的一个难题,工程技术中有很多问题与湍流问题密切相关。经过一个多世纪的努力,人们对湍流的认识已经有了很大的提高。现代流体力学实验技术已经能够以小于最小湍流结构时间尺度的分辨率对湍流结构进行精细测量。实验研究发现,湍流脉动实际上是由不同尺度的湍涡结构的运动叠加形成的。因此,湍流的脉动速度信号实际上是由不同尺度的拟序信号叠加组成的貌似随机和杂乱无序的信号,其中包含着关于不同尺度的湍涡结构的非常丰富的信息。要想对湍流中的涡结构进行研究,必须深入研究湍流脉动速度信号所包含的信息,也就是说,需要将湍流脉动速度信号分解成不同尺度的湍涡结构进行研究。近年来人们已经发现在湍流流动中不仅存在有序的大尺度结构,而且存在普适的有序的小尺度结构“U庵中〕叨冉峁挂话惚硐治@嗨坡硖阄谢蚍⒖ㄎ械墓状相干结构。即便在均匀各向同性湍流的小尺度结构中,也存在着相干结构”薄聚踉诓道湍流和边界层湍流的数值实验和物理实验中发现,槽道湍流近壁区和平板湍流边界层中也存在着多尺度相干结构,不同尺度相干结构都具有很强的间歇性,条件相位平均结果表明,它们的发展和演化过程具有共同的特征,剪切湍流中的多尺度相干结构对湍流的统计性质产生重要影响。小尺度的相干结构虺莆⒊叨结构⒉恢苯右览涤诒呓缣跫饕S闪魈寰植康牧鞫旧淼奶卣骼淳龆ā具体来讲,主要依赖于流体在局部内的速度梯度、涡量和压力的变化。小尺度结构由于本身的不稳定性,很难在实验中被观察到。但近年来已有许多直接数值模拟的结果证明,在多种剪切湍流中均存在小尺度相干结构。以前人们把湍流看成是大尺度的有序运动和小尺度的无序运动相结合的观念也正在改变之中,确切地说,湍流的小尺度运动应该被理解为是小尺度相干结构和小尺度无序运动共同形成的。第一章引言甊甌本桑瓹嘲,
尾迹与边界层的相互作用当一个物体在流体中运动或当一个流体流过固定物体时,在物体的后方将形成一个尾流区。尾流区中的速度小于主流的速度,随着向下游的发展,尾流也在横向方向扩展同时使尾流速度与主流速度