【摘要】：利用安裝在壁面上的單個(gè)壓電振子周期振蕩,采用開(kāi)環(huán)主動(dòng)控制方案,實(shí)現(xiàn)了對(duì)平板湍流邊界層相干結(jié)構(gòu)猝發(fā)的主動(dòng)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(shí)驗(yàn).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(cè)量湍流邊界層不同法向位置瞬時(shí)流向速度信號(hào)的時(shí)間序列,分析了在Reθ=2 183壓電振子振動(dòng)對(duì)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(guò)程的影響.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,施加控制的工況使平均速度剖面對(duì)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(guò)對(duì)施加控制前后流向瞬時(shí)速度的多尺度湍渦結(jié)構(gòu)脈動(dòng)動(dòng)能的尺度分析,當(dāng)壓電振子振動(dòng)頻率與壁湍流能量最大尺度的猝發(fā)頻率相近時(shí),減阻率達(dá)到最大,為25%,說(shuō)明控制壁湍流能量最大尺度相干結(jié)構(gòu)的猝發(fā)是實(shí)現(xiàn)壁湍流減阻的關(guān)鍵;通過(guò)對(duì)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(guò)程,說(shuō)明壓電振子的振動(dòng)能抑制相干結(jié)構(gòu)的高速流體下掃過(guò)程,減弱高速流體與壁面的強(qiáng)烈剪切過(guò)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)】

相關(guān)期刊論文 前9條

1 許春曉;;壁湍流相干結(jié)構(gòu)和減阻控制機(jī)理[J];力學(xué)進(jìn)展;2015年00期

2 葛銘緯;許春曉;黃偉希;崔桂香;;基于壁面主動(dòng)變形的湍流減阻控制研究[J];力學(xué)學(xué)報(bào);2012年04期

3 楊歌;許春曉;崔桂香;;槽道湍流減阻次優(yōu)控制方案研究[J];力學(xué)學(xué)報(bào);2010年05期

4 ;Phase-averaged waveforms of Reynolds stress in wall turbulence during the burst events of coherent structures[J];Science in China(Series G:Physics,Mechanics & Astronomy);2008年07期

5 羅世東;許春曉;崔桂香;;圓管湍流減阻電磁力控制的直接數(shù)值模擬[J];力學(xué)學(xué)報(bào);2007年03期

6 黃偉希,許春曉,崔桂香,張兆順;壁面展向周期振動(dòng)的槽道湍流減阻機(jī)理的研究[J];力學(xué)學(xué)報(bào);2004年01期

7 張兆順;崔桂香;許春曉;;MODERN TURBULENCE AND NEW CHALLENGES[J];Acta Mechanica Sinica;2002年04期

8 舒瑋,姜楠;湍流中渦的尺度分析[J];空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào);2000年S1期

9 姜楠,王振東,舒瑋;子波分析辨識(shí)壁湍流猝發(fā)事件的能量最大準(zhǔn)則[J];力學(xué)學(xué)報(bào);1997年04期

【共引文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張浩;鄭小波;姜楠;;基于單個(gè)壓電振子的湍流邊界層主動(dòng)控制[J];力學(xué)學(xué)報(bào);2016年03期

2 楊易;鄭萌;黃劍鋒;聶云;;基于非光滑表面與渦流干擾的車身氣動(dòng)減阻方法[J];中國(guó)機(jī)械工程;2016年07期

3 葛文濤;郭勇;代申;姜楠;劉俊杰;;基于狹縫湍射流多尺度特征研究的機(jī)艙條縫送風(fēng)口內(nèi)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];實(shí)驗(yàn)流體力學(xué);2015年05期

4 王斌;李華星;;等離子體對(duì)流動(dòng)湍動(dòng)能的控制[J];航空學(xué)報(bào);2015年12期

5 董海軍;盧曉青;張浩鵬;單明明;;壁面展向振動(dòng)流體特性的分子動(dòng)力學(xué)（英文）[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);2015年09期

6 Haiping TIAN;Nan JIANG;Yongxiang HUANG;Shaoqiong YANG;;Study on local topology model of low/high streak structures in wall-bounded turbulence by tomographic time-resolved particle image velocimetry[J];Applied Mathematics and Mechanics(English Edition);2015年09期

7 董海軍;盧曉青;張浩鵬;單明明;;壁面法向振動(dòng)流體特性的分子動(dòng)力學(xué)[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);2015年08期

8 Xiao-Bo Zheng;Nan·Jiang;;The spatial-temporal evolution of coherent structures in log law region of turbulent boundary layer[J];Acta Mechanica Sinica;2015年01期

9 葛文濤;郭勇;姜楠;李建民;劉俊杰;;基于條縫形出風(fēng)口流場(chǎng)多尺度分析的飛機(jī)客艙吹風(fēng)感實(shí)驗(yàn)研究[J];暖通空調(diào);2015年01期

10 李芳;趙剛;劉維新;;基于仿生學(xué)原理的射流表面減阻性能研究[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào);2015年02期

【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 Yinshan Wang;Weixi Huang;Chunxiao Xu;;On hairpin vortex generation from near-wall streamwise vortices[J];Acta Mechanica Sinica;2015年02期

2 葛銘緯;許春曉;崔桂香;;Direct numerical simulation of flow in channel with time-dependent wall geometry[J];Applied Mathematics and Mechanics(English Edition);2010年01期

3 程忠宇;吳學(xué)忠;李圣怡;;基于MEMS的流動(dòng)主動(dòng)控制技術(shù)及其研究進(jìn)展[J];力學(xué)進(jìn)展;2005年04期

4 周濟(jì)福,張強(qiáng),李家春;PROBABILITY DISTRIBUTION FUNCTION OF NEAR-WALL TURBULENT VELOCITY FLUCTUATIONS[J];Applied Mathematics and Mechanics(English Edition);2005年10期

5 ;Burst detection in turbulent channel flows based on large eddy simulation databases[J];Science in China(Series G:Physics,Mechanics & Astronomy);2005年04期

6 周海兵,崔桂香,張兆順,L.Shao;Pr數(shù)對(duì)湍流被動(dòng)標(biāo)量輸運(yùn)的影響[J];力學(xué)學(xué)報(bào);2002年06期

7 馮賓春,崔桂香,張兆順,M.Ayraunt;充分發(fā)展圓管湍流的實(shí)驗(yàn)研究[J];力學(xué)學(xué)報(bào);2002年02期

8 ;Flow patterns and dissipation of turbulent kinetic energy in near-wall turbulence[J];Chinese Science Bulletin;1998年02期

9 姜楠,王振東,舒瑋;子波分析辨識(shí)壁湍流猝發(fā)事件的能量最大準(zhǔn)則[J];力學(xué)學(xué)報(bào);1997年04期

10 姜楠;子波變換在實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)中的應(yīng)用[J];流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)與測(cè)量;1997年01期

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 楊東平,楊志剛,楊國(guó)欣,程光明;雙彎曲駐波壓電振子的振動(dòng)及其相位關(guān)系研究[J];壓電與聲光;2000年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 朱幼君;管道空腔流聲耦合振蕩及壓電振子流動(dòng)控制技術(shù)的研究[D];上海交通大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2765666