發(fā)布時間：2024-10-04 19:53

　　本文從湍流邊界層中相干結(jié)構(gòu)被動控制的角度,利用高時間分辨率粒子圖像測速技術(shù)（TRPIV）對超疏水壁面（SH）壁湍流減阻機理進行了實驗研究。利用壁湍流瞬時速度場的空間局部平均結(jié)構(gòu)函數(shù)提出了空間多尺度局部平均渦量以及空間擬渦能。綜合使用條件采樣及空間相位平均技術(shù),對超疏水壁面以及親水壁面（PH）情況下湍流邊界層中相干結(jié)構(gòu)的空間特征進行提取,分析超疏水壁面對相干結(jié)構(gòu)的影響,進而研究超疏水壁面的減阻機理。實驗在雷諾數(shù)Re_??13500下進行,用湍流邊界層平均速度剖面擬合壁面摩擦速度,通過摩擦速度計算摩擦切應力和摩擦阻力系數(shù),得到超疏水壁面5.8%的減阻率。通過對超疏水壁面和親水壁面的無量綱平均速度剖面、雷諾應力剖面、湍流度剖面等進行比較,結(jié)果顯示,超疏水壁面表現(xiàn)出的減阻特性非常直觀。文中還對兩種壁面湍流邊界層近壁區(qū)內(nèi)相干結(jié)構(gòu)的噴射和掃掠事件進行檢測,將提取出來的猝發(fā)事件的平均速度展向渦量流線拓撲等物理量在相同法向位置處進行對比分析,發(fā)現(xiàn)超疏水壁面可以減弱噴射和掃掠事件的發(fā)生。在此基礎上,引入擬渦能的概念,闡述了擬渦能的檢測方法,得到兩種壁面擬渦能的空間分布,從而獲得每個法向...

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1邊界層的演化

第一章緒論物面沿法向至0.99Ue（Ue表示自由來流速度）位置之間的距離。圖1-1顯示了界層的演化過程，在這里我們只討論湍流邊界層。在湍流邊界層中存在多種不類型相干結(jié)構(gòu)，從數(shù)百倍壁面黏性長度單位尺度的內(nèi)條帶結(jié)構(gòu)到數(shù)十倍邊界層度量級的超大尺度運動[3]，這些相干結(jié)構(gòu)隨著尺....

圖1-2湍流邊界層速度剖面

圖1-2湍流邊界層速度剖面Figure1-2Profileofmeanflowinturbulentboundaryl相干結(jié)構(gòu)的研究多尺度、有結(jié)構(gòu)的不規(guī)則流體運動。研究者對湍流階段，其中后兩個階段是當今研究湍流問題的主要湍流運動等同于氣體分子運動，將湍流運動....

圖1-3Q事件的定義Figure1-3ThedefinitionofQevent

了槽道湍流中流向渦的運動學特性，發(fā)現(xiàn)其以均速度）向下游移動，在移動過程中會向上抬起向位置和范圍大小可用渦量均方沿壁面法向位大值(y+=20)可表示流向渦渦核平均法向高度值(y+=5)的差可表示流向渦的平均半徑。流向渦構(gòu)與周圍流體存在速度差而產(chǎn)生剪切層，容易在條帶附近。隨著湍....

圖1-4發(fā)卡渦的演化以及結(jié)構(gòu)模型

流向渦開始抬升形成發(fā)卡渦，如圖1-4所示，發(fā)卡渦是由兩條沿流向拉長的渦腿與沿展向抬起成弓形的渦頭相連而形成的。流向渦的一些部分因受到擾動向下游突出并逐漸抬升形成渦頭，兩端則仍然保持相對較低的速度，從而維持在近壁區(qū)運動形成渦腿，因此渦頭和渦腿將處于不同法向高度。而隨著法向高度的增....

本文編號：4007080