本文選題：超聲速　切入點：湍流邊界層　出處：《物理學報》2017年02期 　論文類型：期刊論文

【摘要】：本文采用基于納米示蹤平面激光散射技術的密度場測量方法,對Ma=3.0零壓力梯度平板湍流邊界層的密度場特性進行了實驗研究,分析了邊界層密度場的平均特性和脈動特性,并利用泰勒假設將空間信號轉換為時域信號,對密度脈動的頻譜特性進行了分析.研究發(fā)現(xiàn),隨著高度增加,邊界層平均密度逐漸增大,但密度脈動僅在對數(shù)區(qū)內(nèi)逐漸增大,在邊界層外層卻逐漸減小.密度脈動的概率密度函數(shù)在對數(shù)區(qū)內(nèi)呈正態(tài)分布.從頻譜特性可以發(fā)現(xiàn),湍流邊界層內(nèi)部密度脈動具有豐富的脈動頻率,最高達到MHz量級;在邊界層近壁區(qū)和外層,密度脈動以低頻分量為主;在對數(shù)區(qū),高頻分量與低頻分量所占的比例基本相同.結合速度和密度同時測量發(fā)現(xiàn),密度脈動與質量流量脈動在概率密度分布和頻譜特性方面具有非常好的一致性,但與速度脈動相關性不大.超聲速湍流邊界層內(nèi)部強烈密度脈動,及其與速度脈動的明顯差別,是可壓縮湍流邊界層與不可壓湍流邊界層的顯著區(qū)別之一.
[Abstract]:In this paper, the density field characteristics of the turbulent boundary layer of Ma=3.0 flat plate with zero pressure gradient are experimentally studied by using the density field measurement method based on nano-tracer plane laser scattering technique. The average and pulsating characteristics of the density field in the boundary layer are analyzed. The spectral characteristics of density pulsation are analyzed by using Taylor hypothesis to transform spatial signals into time domain signals. It is found that the average density of the boundary layer increases with the increase of height, but the density pulsation increases only in the logarithmic region. The probability density function of the density pulsation is normal distribution in the logarithmic region. From the spectrum characteristics, it can be found that the density pulsation in the turbulent boundary layer has abundant pulsation frequency, which reaches the MHz order of magnitude. In the near wall and outer layer of the boundary layer, the density pulsation is dominated by the low frequency component, and in the logarithmic region, the proportion of the high frequency component and the low frequency component is basically the same. Density pulsation and mass flow pulsation have very good consistency in probability density distribution and spectral characteristics, but have little correlation with velocity pulsation. It is one of the significant differences between compressible turbulent boundary layer and incompressible turbulent boundary layer.
【作者單位】： 國防科學技術大學航天科學與工程學院;
【基金】：國家自然科學基金(批準號:11302256)資助的課題~~
【分類號】：O357.5;O354.3

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本文編號：1559725