14615.超疏水壁面減阻及壁湍流相干結(jié)構(gòu)的trpiv實(shí)驗(yàn)研究

1、天津大學(xué)碩士學(xué)位論文超疏水超疏水壁面壁面減阻減阻及壁湍流相干結(jié)構(gòu)的壁湍流相干結(jié)構(gòu)的TRPIV實(shí)驗(yàn)研究實(shí)驗(yàn)研究TimeresolvedParticleImageVelocimetryInvestigationofDragreductionfSuperhyhobicSurfacesCoherentStructuresinWallboundedTurbulentFlows一級學(xué)科：力學(xué)學(xué)科專業(yè)：流體力學(xué)作者姓名：王二丹指導(dǎo)教師：姜楠教授天津大

2、學(xué)機(jī)械工程學(xué)院二零一五年十二月I中文中文摘要摘要利用高時間分辨率粒子圖像測速技術(shù)（TRPIV），開展了超疏水壁面減阻及壁湍流相干結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)研究。在循環(huán)水槽中，采用大小視場相結(jié)合的方式，對不同雷諾數(shù)下親水壁面與超疏水壁面湍流邊界層的瞬時速度矢量場的時間序列進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測量。比較了雷諾數(shù)Re??90001200016000下親水壁面與超疏水壁面無量綱平均速度剖面，并計(jì)算了三個雷諾數(shù)下超疏水壁面的減阻率分別為11.6%，10.1%，9.0%。結(jié)

3、果表明隨著雷諾數(shù)的增加，超疏水壁面的減阻率降低。對比分析Re??12000下親水壁面和超疏水壁面湍流邊界層的湍流度及雷諾應(yīng)力沿法向的分布規(guī)律。相比親水壁面，超疏水壁面的流向雷諾正應(yīng)力，雷諾切應(yīng)力，流向湍流度及綜合湍流度均減小，而在30~100y??之間，其法向湍流度和法向雷諾正應(yīng)力增大。結(jié)果表明超疏水表面流向滑移有利于減阻，而展向滑移不利于減阻?；诳臻g局部平均結(jié)構(gòu)函數(shù)的概念，利用改進(jìn)的象限分裂法檢測Re??12000時近壁區(qū)不同法向位

4、置的猝發(fā)事件，并利用條件采樣及相位平均提取噴射與掃掠事件中流法向脈動速度，展向渦量，雷諾切應(yīng)力及速度變形率的空間拓?fù)湫螒B(tài)。噴射事件中各統(tǒng)計(jì)量大小均大于掃掠事件中相應(yīng)參數(shù)。相比親水壁面，超疏水壁面的流向脈動速度，展向渦量，雷諾切應(yīng)力及速度變形率均減小。結(jié)果表明超疏水壁面的猝發(fā)強(qiáng)度小于親水壁面，且在猝發(fā)過程中，噴射遠(yuǎn)比掃掠強(qiáng)烈。提出了空間多尺度局部平均渦量的新概念，并以此為特征量檢測壁湍流發(fā)卡渦展向渦頭的中心位置，提取不同法向位置發(fā)卡渦展向