人造發(fā)卡渦對湍流邊界層相干結(jié)構(gòu)的影響.pdf

1、本文工作的主要目的是，通過向湍流邊界層中引入單一人造發(fā)卡渦，對在湍流邊界層中對數(shù)律區(qū)的大尺度低速條紋結(jié)構(gòu)(＞20δ)的產(chǎn)生機理進行探討。
　　 在層流邊界中，流動顯示和單絲熱線探針測量的結(jié)果表明：4.8Hz、最大速度約1.1ms-1(Rjet≈55％)的垂直于壁面的周期性射流，在自由來流約為2.0ms-1、邊界層厚度約為12mm的層流邊界層中，形成單一發(fā)卡渦。在射流出口下游10mm處及其下游，相位平均的流向脈動速度和發(fā)卡渦標示函

2、數(shù)在三維空間(運用Taylor凍結(jié)假設)中的分布表明，低速區(qū)形成于人造發(fā)卡渦的上游、內(nèi)部區(qū)域，高速區(qū)形成于人造發(fā)卡渦的外側(cè)。通過整合在流向六個橫截面處的相位平均的流向脈動速度信號和發(fā)卡渦標示函數(shù)，得到在一個擾動周期時間內(nèi)(209ms)，人造發(fā)卡渦在層流邊界層中隨時間的發(fā)展、演化過程，且與流動顯示結(jié)果相吻合。同時，在水平截面內(nèi)，流向瞬時脈動速度呈現(xiàn)類似Hutchins等2007年在湍流邊界層對數(shù)律區(qū)發(fā)現(xiàn)的大尺度條紋結(jié)構(gòu)(＞20δ)。

3、>　　 向來流約為2.0ms-1、邊界層厚度約為50mm的湍流邊界層中，引入4.8Hz、最大速度約3.45ms-1(Rjet≈172％)的垂直于壁面的周期性射流，同時，單絲熱線探針在射流出口下游40mm處的(流向-展向)橫截面內(nèi)，對射流擾動的湍流邊界層進行測量。相位平均的流向脈動速度與基于流向速度分量的發(fā)卡渦標示函數(shù)，呈現(xiàn)發(fā)卡形渦結(jié)構(gòu)，而且在對數(shù)律區(qū)發(fā)現(xiàn)與Hutchins等2007年在湍流邊界層對數(shù)律區(qū)發(fā)現(xiàn)的大尺度條紋結(jié)構(gòu)相似的大尺度

4、低速條紋結(jié)構(gòu)。與較弱垂直于壁面的周期性射流(Rjet≈55％)在湍流邊界層對數(shù)律區(qū)形成的低速條紋相比較，得知尾流區(qū)占主導地位的負展向渦是形成對數(shù)律區(qū)大尺度條紋結(jié)構(gòu)的根本原因。
　　 由流向平均速度的二階導數(shù)與(層流和湍流)邊界層中條紋結(jié)構(gòu)的對應關(guān)系，得知足夠強的邊界層剪切，對在邊界層中產(chǎn)生條紋結(jié)構(gòu)，是必要的。通過對比兩個不同雷諾數(shù)的湍流邊界平均速度的二階導數(shù)，解釋了對數(shù)律區(qū)的大尺度低速條紋結(jié)構(gòu)在高雷諾數(shù)的湍流邊界層中較強，而易于