湍流边界层相干结构时空演化的层析TRPITRPIV研究

摘要

脉动速度和速度梯度等物理量在时空中的拟序变化反映了相干结构的时空拟序演化.实验在低速水洞中进行,用层析TRPIV系统采集湍流边界层流场示踪粒子图像,通过图像处理得到3D-3C瞬时速度场分布的一个时间序列.依据大尺度相干结构的能量最大准则和局部平均速度结构函数检测条件,通过多尺度小波分析确定相干结构的尺度并检测到相干结构的位置.对速度矢量、速度梯度以及涡结构辨识指标进行空间相位平均,提取得到瞬时特征相干结构的空间拓扑.将特征相干结构空间拓扑与相邻短时间内不同时刻原始流向脉动速度场进行互相关运算,获得相干结构湍流质点的速度以及短时间内相干结构的拓扑位置和形状变化,从而反映出相干结构空间拓扑随时间演化的情况.