發(fā)布時間：2020-06-17 11:28

【摘要】：壁湍流中的相干結(jié)構(gòu)與壁面的高摩擦阻力密切相關(guān),它對湍流的產(chǎn)生、維持和演化起著重要作用。本文以充分發(fā)展湍流邊界層中的相干結(jié)構(gòu)為研究對象,使用粒子圖像測速技術(shù)手段研究了壁面縱向微小溝槽對相干結(jié)構(gòu)尺度、傾斜角以及拓?fù)湫螒B(tài)的影響規(guī)律,得到的結(jié)果有助于理解溝槽壁面的減阻機理,并為減阻方法的優(yōu)化和改進提供理論指導(dǎo)。首先比較了兩種流場的湍流統(tǒng)計量,結(jié)果顯示溝槽壁面使平均速度剖面抬升,湍流度降低,具有減阻效果。其次使用統(tǒng)計學(xué)方法比較了兩種壁面流場中不同法向位置處展向渦的數(shù)量,平均強度及尺度分布,發(fā)現(xiàn)溝槽使近壁區(qū)順向渦的數(shù)量減小,逆向渦的數(shù)量增大,并削弱了展向渦的強度;溝槽使近壁區(qū)小尺度順向渦和中尺度逆向渦的比例增加,中尺度順向渦和大尺度逆向渦的比例減小,使近壁區(qū)順向渦流向-法向的尺度差異變小,而對近壁區(qū)逆向渦的尺度差異影響較小。然后使用流向脈動速度的自相關(guān)函數(shù)提取相干結(jié)構(gòu),比較了相干結(jié)構(gòu)的尺度和傾斜角,發(fā)現(xiàn)溝槽使近壁區(qū)相干結(jié)構(gòu)的流向、法向尺度減小,對數(shù)律區(qū)結(jié)構(gòu)的流法向尺度增大,使得近壁區(qū)結(jié)構(gòu)的流法向尺度差異減小;此外相干結(jié)構(gòu)的傾斜角隨法向位置的變化相比光滑壁面更穩(wěn)定,在近壁和外區(qū)大于光滑壁面,在對數(shù)律區(qū)小于光滑壁面。最后以順向渦為條件事件,使用線性隨機估計方法得到了邊界層中結(jié)構(gòu)的拓?fù)湫螒B(tài),發(fā)現(xiàn)兩種壁面條件下,流場中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有相似性,近壁區(qū)結(jié)構(gòu)都表現(xiàn)出一個鞍點一個焦點的結(jié)構(gòu),在對數(shù)律區(qū)表現(xiàn)出兩個鞍點和兩個焦點的結(jié)構(gòu)。溝槽壁面流場近壁區(qū)鞍點與焦點的距離相比光滑壁面更遠(yuǎn),傾角也小于光滑壁面;溝槽壁面對數(shù)律區(qū)流場兩焦點之間的距離隨法向位置的改變相比光滑壁面更穩(wěn)定,剪切層的傾斜角也變的相對穩(wěn)定。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O357.5

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前7條

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本文編號：2717538