轴向流与近似轴向流绕钝体之湍流特性研究

摘要

前缘流动分离现象在工程领域中非常普遍，如发生于潜艇、导弹、机翼、机身、汽车等的前缘。这一现象的发生可以诱发结构的振动，产生噪声，从而降低系统的性能。
　　本文对钝前缘，圆锥形以及半球形前缘圆柱体前缘流动分离区内的壁面压强进行了测量，基于直径的雷诺数（ReD）范围为3.3×103到5.0×104。另外，对于钝前缘圆柱体，还测量了再附着下游区域的壁面压强。对前缘几何形状以及偏航角对于前缘流动分离特性的影响进行了研究。通过对时均压强系数（Cp）、脉动压强系数（Cp＇）以及脉动压强的频谱进行了测量和分析，发现对于半球形前缘，Cp和Cp＇对于 ReD非常敏感，这是因为半球形前缘的流动分离点和在附着点会随着ReD变化。相比之下，钝前缘呈现最高的Cp＇，而半球形前缘具有最低的Cp＇。另外，随着偏航角的增加（从0°到3.5°）钝前缘和圆锥形前缘的Cp随之下降，Cp＇随之上升。这是由于偏航角的增加，导致流动分离区内的垂直于壁面的流动分量增加，从而提高了分离区内部的强度。然而对于半球形前缘，Cp和Cp＇呈现不规则的变化。对于壁面脉动压强的频谱分析表明，钝前缘流动分离区具有两个特征频率，一个是靠近流动分离点的低频脉动和靠近在附着点的高频脉动。前者是由于流动分离剪切层的拍打运动产生的，而后者是由于靠近再附着区从剪切层中脱落的大尺度旋涡引起的，这两个频率会随着ReD增加。而对于圆锥形和半球形前缘，当前的实验仅检测到了低频的脉动。流动显示表明，对于钝前缘和圆锥形前缘，流动分离泡的尺寸会随着偏航角的增加而减小，即再附着长度（xR）会随之收缩，流动分离泡的高度（W）随之降低以及转捩点（Tr）会提前。

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致谢

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NOMENCLATURE

LIST OF TABLES

LIST OF FIGURES

CHAPTER 1 INTRODUCTION

1.1 Background

1.2 Literature review

1.3 Objectives

1.4 Thesis outline

CHAPTER 2 EXPERIMENTAL SET-UPAND TECHNIQUES

2.1 Wind tunnel

2.2 Experimental details

2.3 Pressuremeasurements

2.4 Flow visualization

CHAPTER 3 RESULTS AND DISCUSSION

3.1 Mean pressure measurements

3.2 Pressure fluctuation measurements

3.3Spectraldensityof thefluctuatingpressure

3.4 Flow visualization

CHAPTER 4 CONCLUSIONS

4.1 Conclusions

4.2 Future work

参考文献

声明