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子波分析辨识壁湍流猝发事件的能量最大准则 被引量:65
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作者 姜楠 王振东 舒玮 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 1997年第4期406-411,共6页
用子波分析的方法,对用热膜测速仪得到的平板湍流边界层中流向脉动速度信号,在时域空间和频域空间同时进行时频双局部化分解.用子波系数研究了壁湍流脉动动能随尺度的分布,提出了确定壁湍流猝发事件时间尺度参数的能量最大准则,用... 用子波分析的方法,对用热膜测速仪得到的平板湍流边界层中流向脉动速度信号,在时域空间和频域空间同时进行时频双局部化分解.用子波系数研究了壁湍流脉动动能随尺度的分布,提出了确定壁湍流猝发事件时间尺度参数的能量最大准则,用子波逆变换得到了猝发事件对应的速度信号波形. 展开更多
关键词 子波分析 能量最大准则 猝发事件 壁湍流 湍流
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壁湍流标度律的实验研究 被引量:10
2
作者 姜楠 王玉春 黄章峰 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2001年第2期241-246,共6页
对风洞中零压力梯度平板湍流边界层进行了实验研究 ,用热线风速仪测量了不同法向位置的脉动速度 。
关键词 壁湍流 结构函数 标度律 湍流结构
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近壁湍流脉动的概率分布函数 被引量:10
3
作者 周济福 张强 李家春 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 2005年第10期1135-1142,共8页
采用大涡模拟方法,模拟槽道湍流,获得了不同雷诺数情形下的槽道流大涡模拟数据库.在此基础上,获得了流向和垂向脉动速度的概率分布函数,并运用假设检验,分析了其与正态分布的定量差别.进一步计算了流向和垂向脉动速度的偏斜度、平坦度,... 采用大涡模拟方法,模拟槽道湍流,获得了不同雷诺数情形下的槽道流大涡模拟数据库.在此基础上,获得了流向和垂向脉动速度的概率分布函数,并运用假设检验,分析了其与正态分布的定量差别.进一步计算了流向和垂向脉动速度的偏斜度、平坦度,讨论了二者在粘性子层、过渡区和对数律区的变化.同时,讨论了粘性子层、过渡区和对数律区流向和垂向脉动速度概率分布函数的特点及其与湍流猝发的高速流下扫和低速流喷发事件的关系.最后,分析了雷诺数对流向、垂向脉动速度分布的影响. 展开更多
关键词 壁湍流 大涡模拟 脉动速度 概率分布函数 偏斜度 平坦度
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壁湍流边界层奇异标度律的实验研究 被引量:7
4
作者 夏振炎 姜楠 +1 位作者 王振东 舒玮 《实验力学》 CSCD 北大核心 2005年第4期532-538,共7页
采用热线风速仪对平板湍流边界层的流向速度进行测量,用速度结构函数研究不同尺度结构标度律的变化规律,结果显示小尺度区的概率密度曲线尾部明显偏离高斯型,说明高幅值间歇性事件占的份额较多;惯性子区的曲线向高斯型靠近,间歇性事件... 采用热线风速仪对平板湍流边界层的流向速度进行测量,用速度结构函数研究不同尺度结构标度律的变化规律,结果显示小尺度区的概率密度曲线尾部明显偏离高斯型,说明高幅值间歇性事件占的份额较多;惯性子区的曲线向高斯型靠近,间歇性事件所占份额减少;大尺度结构的曲线趋于高斯型,间歇性事件所占份额最小。在耗散区、惯性子区和较大的尺度结构区存在大小不同的绝对标度指数,越靠近壁面这些区域的标度指数均越偏离p/3而逐渐变小。绝对标度指数与边界层位置有关,在缓冲层各阶标度指数与线性标度律偏差很大,显示较强的奇异性,当过渡到对数层及外区,标度指数逐渐增大,接近均匀各向同性湍流的状态。缓冲层、对数层及外区具有各异的绝对标度指数增长率,与各层的不同湍流结构特征和运动形式有关。 展开更多
关键词 壁湍流 速度结构函数 概率密度函数 标度律
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沟槽壁湍流减阻机理的氢气泡流动显示及数字图像分析 被引量:3
5
作者 常跃峰 姜楠 +1 位作者 夏振炎 田砚 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第9期839-844,共6页
应用氢气泡流动显示和数字图像处理技术,对微型沟槽壁面平板湍流边界层的减阻机理进行了实验研究.对开口循环水槽中沟槽壁面及光滑平板壁面湍流边界层近壁区高低速条带流动结构及其猝发现象进行了氢气泡流动显示,应用"帧间比较&qu... 应用氢气泡流动显示和数字图像处理技术,对微型沟槽壁面平板湍流边界层的减阻机理进行了实验研究.对开口循环水槽中沟槽壁面及光滑平板壁面湍流边界层近壁区高低速条带流动结构及其猝发现象进行了氢气泡流动显示,应用"帧间比较"定量分析方法,获得了水平平面内流向脉动速度、展向脉动速度的平面分布,并对沟槽壁面和平板壁面近壁面区域湍流相干结构的氢气泡流动显示图像进行了比较分析,根据流向脉动速度、展向脉动速度的平面分布分析了沟槽壁面及光滑平板壁面湍流边界层近壁区高低速条带结构的展向尺度特征,从壁湍流相干结构控制的角度研究了沟槽壁面平板湍流边界层的减阻机理. 展开更多
关键词 壁湍流 沟槽 减阻 相干结构 流动控制 流动显示
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展向不同间距壁面粗糙元对近壁湍流拟序结构的影响 被引量:4
6
作者 卢浩 王兵 +1 位作者 张会强 王希麟 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期83-87,共5页
采用氢气泡流动显示技术,研究了壁面不同展向间距粗糙元对近壁湍流拟序结构的影响。实验中粗糙元布置在氢泡丝前,其间距按如下两种排列设置:粗糙元直径的0、1和3倍,等间距1、2和4cm;每种情况粗糙元直径均为2.3、4和6mm。基于平均流速和... 采用氢气泡流动显示技术,研究了壁面不同展向间距粗糙元对近壁湍流拟序结构的影响。实验中粗糙元布置在氢泡丝前,其间距按如下两种排列设置:粗糙元直径的0、1和3倍,等间距1、2和4cm;每种情况粗糙元直径均为2.3、4和6mm。基于平均流速和水力直径的流动雷诺数从14000到48000变化。实验观测了光滑壁面和粗糙元壁面的近壁湍流拟序结构条带特征。发现:对于两种不同排列,相同雷诺数和相同粗糙元间距条件下条带有量纲间距均随着粗糙元直径增大而减小,条带有量纲高度均随粗糙元直径的增大而增大;相同雷诺数和相同直径粗糙元条件下条带有量纲间距均随着展向间距增大而增大,条带有量纲高度均随展向间距的增大而减小。粗糙元壁面湍流条带有量纲间距均比光滑壁面小,条带有量纲高度均比光滑壁面大。研究结果对近壁湍流的流动控制具有重要指导意义。 展开更多
关键词 壁湍流 拟序结构 粗糙元 氢气泡 流动显示
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沟槽壁湍流多尺度相干结构实验研究 被引量:11
7
作者 常跃峰 姜楠 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期788-795,共8页
应用热线测速技术,对沟槽壁面平板湍流边界层的减阻机理进行了实验研究.测量了风洞中并排放置的沟槽壁面平板及光滑壁面平板湍流边界层在不同雷诺数下不同法向位置的瞬时流向、法向速度分量的时间序列信号.运用流向速度分量信号的多尺... 应用热线测速技术,对沟槽壁面平板湍流边界层的减阻机理进行了实验研究.测量了风洞中并排放置的沟槽壁面平板及光滑壁面平板湍流边界层在不同雷诺数下不同法向位置的瞬时流向、法向速度分量的时间序列信号.运用流向速度分量信号的多尺度子波系数辨识壁湍流多尺度相干结构,用条件采样和相位平均技术提取了壁湍流多尺度相干结构喷射和扫掠时流向速度分量、法向速度分量和雷诺应力分量的相位平均波形.分析了沟槽壁面平板及光滑壁面平板湍流边界层中多尺度相干结构的持续时间、条件相位平均波形等特征.对沟槽壁面平板及光滑壁面平板湍流边界层多尺度相干结构的多种统计平均特征进行了比较,从壁湍流多尺度相干结构控制的角度研究了沟槽壁面平板湍流边界层的减阻机理. 展开更多
关键词 航空、航天推进系统 壁湍流 多尺度相干结构 子波变换 沟槽 减阻
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高雷诺数壁湍流的研究进展及挑战 被引量:12
8
作者 郑晓静 王国华 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期1-49,共49页
高雷诺数壁湍流(high Reynolds number wall-bounded turbulence,HRNWT)是目前湍流科学研究的一个热点也是一个难点,对其现象、规律及机制的认知不足,理论体系远未建立而且研究手段受到各种限制.本文基于对HRNWT主要研究手段的介绍,针对... 高雷诺数壁湍流(high Reynolds number wall-bounded turbulence,HRNWT)是目前湍流科学研究的一个热点也是一个难点,对其现象、规律及机制的认知不足,理论体系远未建立而且研究手段受到各种限制.本文基于对HRNWT主要研究手段的介绍,针对HRNWT中的湍流统计量、超大尺度结构(very large scale motions,VLSMs)的尺度和形态以及起源和影响及其与颗粒的相互作用,总结了HRNWT的研究现状和最新进展,特别梳理了近年来本文作者团队在HRNWT特别是高雷诺数颗粒两相壁湍流方面的研究成果,并对HRNWT的进一步研究给出了建议及展望. 展开更多
关键词 高雷诺数壁湍流 超大尺度结构 两相流 实验观测 计算模拟
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用平均速度剖面法测量壁湍流摩擦阻力 被引量:23
9
作者 樊星 姜楠 《力学与实践》 CSCD 北大核心 2005年第1期28-30,共3页
用IFA300恒温热线风速仪精细测量风洞中不同雷诺数流动条件下的平板湍流边界层近壁区域对数律平均速度剖面.利用平板湍流边界层近壁区域的对数律平均速度剖面与壁面摩擦速度、流体黏性系数等内尺度物理量的关系和壁面摩擦速度与壁面摩... 用IFA300恒温热线风速仪精细测量风洞中不同雷诺数流动条件下的平板湍流边界层近壁区域对数律平均速度剖面.利用平板湍流边界层近壁区域的对数律平均速度剖面与壁面摩擦速度、流体黏性系数等内尺度物理量的关系和壁面摩擦速度与壁面摩擦切应力的关系,在准确测量平板湍流边界层近壁区域对数律平均速度剖面的基础上,测量平板湍流边界层的壁面摩擦阻力.实现了平板湍流边界层壁面摩擦阻力的无干扰或微小干扰测量.该种方法操作简便,不需要在流场中安装测力天平、传感器等复杂的测量装置,不需要对湍流边界层的壁面进行破坏,不会影响湍流边界层壁面附近区域原有的流场条件,是一种切实可行的测量平板湍流边界层壁面摩擦阻力的简便方法. 展开更多
关键词 湍流边界层 对数律 壁湍流 平板 内尺度 平均速度 物理量 系数
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用子波变换研究壁湍流Lipschitz奇异性指数 被引量:3
10
作者 姜楠 王振东 舒玮 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 1998年第10期907-913,共7页
本文用子波变换研究了描述壁湍流脉动速度局部奇异性行为的Lipschitz奇异性指数,发现在湍流边界层中,猝发和扫掠发生时脉动速度信号的Lipschitz局部奇异性指数为负值·
关键词 子波变换 相干结构 奇异性指数 壁湍流 湍流
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壁湍流扩展的自相似标度律的实验研究 被引量:12
11
作者 姜楠 王玉春 《实验力学》 CSCD 北大核心 2002年第1期28-34,共7页
对风洞中零压力梯度平板湍流边界层进行了实验研究 ,用热线风速仪测量了不同法向位置的脉动速度 ,研究了湍流边界层不同法向位置速度结构函数的扩展的自相似标度律 .
关键词 壁湍流 扩展 自相似标度律 风洞 湍流边界层 热线风速仪 法向位置 脉动速度
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用子波谱分析壁湍流多尺度结构的能量传递 被引量:3
12
作者 夏振炎 田砚 姜楠 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2009年第4期409-416,共8页
测量了壁湍流不同法向位置的流向速度.用子波变换研究湍流能谱,表明子波全局谱是Fourier谱按子波尺度加权平均的结果,高阶消失矩的子波变换能够表征湍谱的衰减特性;子波局部谱显示边界层内涡的变形、破碎等现象与边界层法向位置有关,含... 测量了壁湍流不同法向位置的流向速度.用子波变换研究湍流能谱,表明子波全局谱是Fourier谱按子波尺度加权平均的结果,高阶消失矩的子波变换能够表征湍谱的衰减特性;子波局部谱显示边界层内涡的变形、破碎等现象与边界层法向位置有关,含能涡结构呈多尺度分布,随着测点远离壁面,含能涡的尺度增大;在缓冲区出现更高频的小尺度含能涡,在外区能量集中在低频大尺度涡结构中,含能涡的频带变窄. 展开更多
关键词 壁湍流 子波谱 湍动能 含能涡 猝发
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基于小波及Hilbert-Huang变换提取壁湍流相干结构 被引量:3
13
作者 夏振炎 靳秀青 姜楠 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期373-378,共6页
为了研究壁湍流中的相干结构,在直流抽吸式低(变)湍流度风洞的实验段中,应用恒温热线风速仪IFA-300精确测量平板湍流边界层不同法向位置的流向速度信号.分析壁湍流脉动速度的概率密度分布,并与高斯分布比较,验证了壁湍流中相干结构引起... 为了研究壁湍流中的相干结构,在直流抽吸式低(变)湍流度风洞的实验段中,应用恒温热线风速仪IFA-300精确测量平板湍流边界层不同法向位置的流向速度信号.分析壁湍流脉动速度的概率密度分布,并与高斯分布比较,验证了壁湍流中相干结构引起的猝发现象的统计规律.提出了一种利用小波变换和Hilbert-Huang(HHT)变换相结合来提取相干结构的方法.对壁湍流脉动速度进行HHT变换,通过变换后各模态的能量分析,分离出主要含能模态对应的相干结构.利用小波重构法继续提取未分离的小尺度相干结构.对剩余湍流信号进行概率统计,并比较提取的全部相干结构与原始湍流信号的波形和HHT边际谱,验证了湍流信号既包含非随机的相干结构信号也包含随机的非相干信号. 展开更多
关键词 Hilbert-Huang变换(HHT) 小波变换 壁湍流 相干结构 间歇性
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壁湍流相干结构的辨识 被引量:6
14
作者 姜楠 舒玮 《实验力学》 CSCD 北大核心 1996年第4期494-500,共7页
本文评价了辨识湍流边界层近壁区域相干结构的条件采样法、自相关函数法、数字滤波法和子波分析法。结果表明:条件采样方法对门限值和平均窗宽等检测参数具有较强的依赖性,可以通过调整这些参数来选择最佳的参数值使得相干结构的误判... 本文评价了辨识湍流边界层近壁区域相干结构的条件采样法、自相关函数法、数字滤波法和子波分析法。结果表明:条件采样方法对门限值和平均窗宽等检测参数具有较强的依赖性,可以通过调整这些参数来选择最佳的参数值使得相干结构的误判概率达到最小。自相关函数法不需要任何参数就能够得出确定的结论,因此是一种比较客观的方法。但是,这种方法只能从统计上确定平均猝发周期,并不能实时地辨识相干结构。数字滤波法能够将湍流脉动信号分解为大尺度涡和近似各向同性的小尺度涡两部分,但是如何去掉大尺度信号中的非相干部分是仍然需要解决的问题。子波分析是分解湍流信号辨识湍流相干结构的有效手段,它能够将湍流信号在时域空间和频域空间进行双局部化分解,用能量最大准则确定相干结构对应的时间尺度参数。 展开更多
关键词 相干结构 条件采样 湍流 壁湍流
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壁湍流相干结构和减阻控制机理 被引量:37
15
作者 许春晓 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2015年第1期111-140,共30页
剪切湍流中相干结构的发现是上世纪湍流研究的重大进展之一,这些大尺度的相干运动在湍流的动力学过程中起重要作用,也为湍流的控制指出了新的方向.壁湍流高摩擦阻力的产生与近壁区流动结构密切相关,基于近壁区湍流动力学过程的减阻控制... 剪切湍流中相干结构的发现是上世纪湍流研究的重大进展之一,这些大尺度的相干运动在湍流的动力学过程中起重要作用,也为湍流的控制指出了新的方向.壁湍流高摩擦阻力的产生与近壁区流动结构密切相关,基于近壁区湍流动力学过程的减阻控制方案可以有效降低湍流的摩擦阻力,但是随着雷诺数的升高,这些控制方案的有效性逐渐降低.近年来研究发现,在高雷诺数情况下外区存在大尺度的相干运动,这种大尺度运动对近壁区湍流和壁面摩擦阻力的产生有重要影响,为高雷诺数湍流减阻控制策略的设计提出了新的挑战.该文将对壁湍流相干结构的研究历史加以简单的回顾,重点介绍近壁区相干结构及其控制机理、近年来高雷诺数外区大尺度运动的研究进展,在此基础上提出高雷诺数减阻控制研究的关键科学问题. 展开更多
关键词 壁湍流 相干结构 减阻控制
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温度边界层对壁湍流多尺度相干结构的影响 被引量:3
16
作者 田砚 姜楠 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期980-985,共6页
用热线风速仪以高于对应最小湍流时间尺度的分辨率精细测量了风洞中壁面加热平板湍流边界层不同法向位置流向速度分量的时间序列信号,与常温情况相比,热对流加速了壁湍流中流体的动量、质量和能量的交换,加快了湍流边界层的发展;用子波... 用热线风速仪以高于对应最小湍流时间尺度的分辨率精细测量了风洞中壁面加热平板湍流边界层不同法向位置流向速度分量的时间序列信号,与常温情况相比,热对流加速了壁湍流中流体的动量、质量和能量的交换,加快了湍流边界层的发展;用子波分析方法研究了壁面加热对壁湍流多尺度相干结构喷射和扫掠条件相位平均波形的影响,显示热对流明显增大了缓冲层相干结构扫掠过程和喷射过程的强度,是增强壁湍流中流体的动量、质量和能量交换的根本原因. 展开更多
关键词 壁湍流 温度边界层 多尺度相干结构 子波分析
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壁湍流周期性吹吸减阻的实验研究 被引量:1
17
作者 田砚 刘薇 +1 位作者 姜楠 田君 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期1366-1373,共8页
为了研究局部周期性吹吸小扰动对湍流边界层的影响和湍流相干结构减阻控制机理,用实验方法研究了局部周期性吹吸小扰动与湍流边界层的相互作用.采用热线测速技术精细测量了施加吹扰动前后平板湍流边界层不同法向位置的流向、法向和展向... 为了研究局部周期性吹吸小扰动对湍流边界层的影响和湍流相干结构减阻控制机理,用实验方法研究了局部周期性吹吸小扰动与湍流边界层的相互作用.采用热线测速技术精细测量了施加吹扰动前后平板湍流边界层不同法向位置的流向、法向和展向速度分量的时间序列信号;通过测量扰动源下游近壁区域平均速度剖面的变化,发现在扰动下游一定空间范围内,粘性底层增厚和壁面减阻;通过对湍流度变化的分析,发现扰动影响猝发的发生;此外通过对展向平均涡量变化的分析发现,在扰动下游形成了2个定常的、强度相似的、大尺度的展向涡,它们起到流体滚动轴承的作用,减小了壁面摩擦阻力. 展开更多
关键词 壁湍流 湍流边界层 局部周期性扰动 吹吸 减阻
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吹吸扰动对壁湍流相干结构的影响 被引量:1
18
作者 夏振炎 姜楠 +1 位作者 王振东 舒玮 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第6期741-748,共8页
采用热线风速仪测量受吹吸扰动的壁湍流边界层的流向速度,用傅里叶变换和子波变换研究吹吸扰动对壁湍流能谱的影响,结果显示施加的低频扰动使边界层内层大尺度结构的能量减少,小尺度结构的能量有所增强,远离壁面时扰动强度逐步衰减直到... 采用热线风速仪测量受吹吸扰动的壁湍流边界层的流向速度,用傅里叶变换和子波变换研究吹吸扰动对壁湍流能谱的影响,结果显示施加的低频扰动使边界层内层大尺度结构的能量减少,小尺度结构的能量有所增强,远离壁面时扰动强度逐步衰减直到在外层中消失;通过VITA法和子波变换法检测猝发事件,表明该扰动降低了猝发强度,使猝发周期延长,条件平均速度波形的幅值降低、持续时间变短,说明扰动明显抑制了相干结构的猝发过程,利用子波变换可以实现湍谱分析,能有效检测猝发中的湍流结构,是一种客观的分析工具。 展开更多
关键词 壁湍流 吹吸扰动 湍谱 猝发事件 条件平均 子波变换 相干结构
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壁湍流结构的二维子波分析 被引量:1
19
作者 李栎 许春晓 +1 位作者 崔桂香 张兆顺 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第4期433-441,共9页
对槽道湍流直接数值模拟的脉动速度场进行了二维子波分析.研究了近壁区低速条带结构的多尺度特性.利用定义的局部雷诺应力测度结合平坦因子的方法对湍流脉动速度分解,得到脉动速度的间歇成份和高斯成份.用局部雷诺应力测度正的峰值... 对槽道湍流直接数值模拟的脉动速度场进行了二维子波分析.研究了近壁区低速条带结构的多尺度特性.利用定义的局部雷诺应力测度结合平坦因子的方法对湍流脉动速度分解,得到脉动速度的间歇成份和高斯成份.用局部雷诺应力测度正的峰值为特征,通过条件统计平均,得到近壁区典型的拟序结构. 展开更多
关键词 二维子波分析 壁湍流 间歇性 局部雷诺应力 槽道 脉动速度场 统计 拟序结构 多尺度
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壁湍流猝发过程中速度分量的相位差对雷诺应力影响的实验研究 被引量:1
20
作者 刘薇 赵瑞杰 姜楠 《实验力学》 CSCD 北大核心 2008年第1期17-26,共10页
用IFA300恒温热线风速仪和×形二分量热线探针,以采样间隔小于最小湍流时间尺度的分辨率,精细测量了风洞中平板湍流边界层不同法向位置的瞬时流向、展向速度分量的时间序列信号。用子波分析辨识壁湍流相干结构猝发事件的能量最大准... 用IFA300恒温热线风速仪和×形二分量热线探针,以采样间隔小于最小湍流时间尺度的分辨率,精细测量了风洞中平板湍流边界层不同法向位置的瞬时流向、展向速度分量的时间序列信号。用子波分析辨识壁湍流相干结构猝发事件的能量最大准则,确定壁湍流相干结构猝发事件的时间尺度;用条件相位平均技术提取了相干结构猝发过程中流向、展向脉动速度分量条件相位平均波形,用互相关方法研究了相干结构猝发过程中流向、展向脉动速度分量条件相位平均波形的相位差关系及其对雷诺应力的影响,发现在缓冲层和对数律区,展向脉动速度与流向脉动速度的条件相位平均波形具有不同的相位;当两者相位基本一致时,雷诺应力达到正的最大值,此时湍流相干结构的产生非常活跃;当两者相位差分别集中在90°和270°附近时,雷诺应力的幅值减小并接近于零,此时湍流相干结构的产生和猝发都得到了抑制。 展开更多
关键词 壁湍流 相干结构 猝发 雷诺应力 相位差
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