基于本征正交分解的湍流边界层中条带结构实验研究

摘要

为研究近壁湍流边界层中不同尺度条带结构在流向-展向平面内的演化规律,该文在低速循环水洞中利用粒子图像测速(PIV)技术,对Reτ=518时不同法向高度平面的流场进行了实验研究。该文利用本征正交分解(POD)方法提取流动中不同尺度的条带结构,并通过Okubo-Weiss函数研究流体单元的变形和旋转。研究结果表明:低阶模态包含的条带结构尺度大、含能高、条带间距较大,高阶模态包含的条带结构尺度小、含能低、条带间距较小;不同模态的流动结构中,流体质点的变形和旋转分布规律具有相似性,存在变形的区域同时存在着旋转,同时流体质点的变形强度大于旋转;随着模态数和壁面法向高度的增加,流体质点的变形和旋转均有所增强,且变形增加得更为显著。