湍流邊界層溝槽壁面減阻機理的實驗研究.pdf

1、本文對V型溝槽壁面湍流邊界層的減阻機理進行了實驗研究。用IFA300熱線風速儀和TSI-1211-T1.5、TSI-1240-T1.5、TSI-1243-T1.5、TSI-1244-T1.5四種型號熱線探針精細測量了溝槽壁面及光滑壁面湍流邊界層在不同雷諾數(shù)下、不同法向位置的瞬時流向、法向、展向速度分量的時間序列信號。
　　 利用壁湍流對數(shù)律平均速度剖面與壁面摩擦速度、流體黏性系數(shù)等內(nèi)尺度物理量的關(guān)系，以及壁面摩擦速度與壁面摩擦切

2、應(yīng)力的關(guān)系，測量溝槽壁面及光滑壁面湍流邊界層壁面摩擦速度、壁面摩擦切應(yīng)力和壁面摩擦系數(shù)，結(jié)果證明溝槽壁面使得邊界層近壁區(qū)黏性底層增厚，緩沖層和對數(shù)律層上移，溝槽壁面消弱了緩沖層內(nèi)與多尺度相干結(jié)構(gòu)相聯(lián)系的脈動速度和雷諾應(yīng)力分量。
　　 將湍流多尺度相干結(jié)構(gòu)的概念引入溝槽壁面湍流邊界層減阻機理的研究。以湍流邊界層瞬時流向脈動速度子波系數(shù)作為特征量，檢測、提取了溝槽壁面及光滑壁面湍流邊界層中的多尺度相干結(jié)構(gòu)流向、法向、展向速度分量和瞬

3、時雷諾應(yīng)力分量的條件相位平均波形。與光滑平板相比，不論噴射過程還是掃掠過程，溝槽壁面相干結(jié)構(gòu)在噴射和掃掠過程中的流向、法向、展向脈動速度分量和雷諾應(yīng)力分量〈u'v'〉、〈u'w'〉幅值均明顯降低，過程趨緩，時間尺度縮短。其中溝槽壁面使相干結(jié)構(gòu)展向脈動強度降低最明顯，使相干結(jié)構(gòu)的展向動量交換減小，削弱了相干結(jié)構(gòu)對湍流產(chǎn)生的貢獻。
　　 搭建了一套包括流動顯示水槽、氫氣泡發(fā)生裝置、數(shù)字圖像采集及分析軟件相結(jié)合的氫氣泡流動顯示實驗系統(tǒng)