多尺度相干结构对尺度相似亚格子模型影响的实验研究

摘要

本文以平板湍流边界层为实验研究对象,以湍流大涡模拟尺度相似亚格子模型中速度大小尺度成份间相似性假设为研究内容,研究了平板湍流边界层多尺度相干结构对大涡模拟亚格子尺度模型的影响. 首先用IFA300热线风速仪以高于最小湍流结构对应时间尺度的分辨率,精细测量风洞中低、中、高三个不同雷诺数下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,并对平板湍流边界层无量纲化的平均速度剖面进行检验. 然后对实验测量得到的原始速度信号用子波分析进行多尺度分解,得到不同时间尺度下的子波系数,对该子波系数进行反演变换得到不同尺度的脉动速度信号,再通过低通滤波的方法得到湍流分尺度雷诺应力项和分尺度脉动速度乘积,通过计算湍流分尺度雷诺应力项和分尺度脉动速度乘积的互相关系数随尺度参数的变化规律,研究尺度相似亚格子模型的适用尺度范围以及尺度相似亚格子模型沿平板湍流边界层法向的变化规律. 用检测湍流多尺度相干结构的条件采样方法将壁湍流信号中的多尺度相干结构成份与非相干成份分离,将此信号分解为两部分:一部分是检测出的局部多尺度相干结构信号,另一部分是去除相干结构以后非相干成份的信号,分别对两组信号采用上述方法重新进行湍流分尺度雷诺应力和分尺度脉动速度乘积的尺度互相关分析,比较去除多尺度相干结构成份前后尺度互相关系数的变化规律,分析平板湍流边界层近壁区域多尺度相干结构对大涡模拟尺度相似亚格子尺度模型的影响,研究多尺度相干结构对湍流不同尺度间动量、能量传递的作用.

目录

文摘

英文文摘

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第一章引言

1.1湍流概述

1.2湍流的分类

1.3湍流的研究方法概述

1.4壁湍流相干结构实验研究概述

1.5湍流大涡模拟方法简介

1.6本文的工作

第二章实验设备与测量技术

2.1实验设备与装置

2.2热线测速技术

2.3三维自动控制坐标架

第三章湍流多尺度结构理论与方法

3.1平板湍流边界层基本流场的测量

3.2湍流多尺度湍涡结构

3.3子波分析

3.4湍流局部平均结构函数

第四章实验测量结果与分析

4.1湍流大涡模拟尺度相似亚格子尺度模型简介

4.2数据分析方法与步骤

4.3数据处理结果

第五章结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢