湍流邊界層溝槽壁面減阻機(jī)理的實(shí)驗研究.pdf

1、本文對V型溝槽壁面湍流邊界層的減阻機(jī)理進(jìn)行了實(shí)驗研究。用IFA300熱線風(fēng)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(xì)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(jī)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(qiáng)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(xiàn)。
　　 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(shí)驗系統(tǒng)