壁湍流的本征正交分解与时空辨识

摘要

本文利用TR-PIV测量技术对壁湍流流场进行测量,通过本征正交分解(POD)提取壁湍流含能量大的主模态结构,分析流向、法向脉动速度和展向涡量的时空分布及演化特征。结果显示实验拍摄的湍涡图像与脉动速度和涡量的主模态结构完全吻合：壁湍流具有明显的分层结构,缓冲层和黏性底层以负的流向涡为主，黏性底层中流向涡近似水平向下游运动,缓冲层中流向涡在发卡涡等涡结构的诱导下，逐步抬升、倾斜,并在其下方自诱导出反向正涡量湍涡，成为整个边界层湍流结构的发源地,对数律区的发卡涡头部静方的下扫和涡腿位置的向上喷射诱导出正向湍涡，从而构成空间上的涡对,使发卡涡腿保持约45°的倾角。