【摘要】：利用安裝在壁面上的單個壓電振子周期振蕩,采用開環(huán)主動控制方案,實現(xiàn)了對平板湍流邊界層相干結(jié)構(gòu)猝發(fā)的主動控制和壁湍流減阻.根據(jù)不同的輸入電壓幅值和頻率,完成了10種工況的實驗.在壓電振子下游2 mm處,用熱線風(fēng)速儀和迷你熱線單絲探針,精細(xì)測量湍流邊界層不同法向位置瞬時流向速度信號的時間序列,分析了在Reθ=2 183壓電振子振動對湍流邊界層平均速度剖面、減阻率和相干結(jié)構(gòu)猝發(fā)過程的影響.實驗結(jié)果表明,施加控制的工況使平均速度剖面對數(shù)律層上移,產(chǎn)生減阻效果;壓電振子振幅越大,減阻率越高,減阻效果越明顯;通過對施加控制前后流向瞬時速度的多尺度湍渦結(jié)構(gòu)脈動動能的尺度分析,當(dāng)壓電振子振動頻率與壁湍流能量最大尺度的猝發(fā)頻率相近時,減阻率達(dá)到最大,為25%,說明控制壁湍流能量最大尺度相干結(jié)構(gòu)的猝發(fā)是實現(xiàn)壁湍流減阻的關(guān)鍵;通過對比相干結(jié)構(gòu)猝發(fā)的流向速度分量條件相位平均波形,發(fā)現(xiàn)施加控制的工況中相干結(jié)構(gòu)猝發(fā)流向速度分量的波形幅值明顯降低,且流向速度在掃掠后期高速階段迅速衰減,縮短了高速流體的下掃過程,說明壓電振子的振動能抑制相干結(jié)構(gòu)的高速流體下掃過程,減弱高速流體與壁面的強(qiáng)烈剪切過程,并使近壁區(qū)域相干結(jié)構(gòu)的振幅顯著減弱,遷移速度加快,從而減小壁面摩擦阻力.

【參考文獻(xiàn)】

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【相似文獻(xiàn)】

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