雷诺数对圆柱尾流中被动标量场的影响

本文通过实验研究雷诺数对加热圆柱尾流中温度场的影响.实验中雷诺数Re(≡U_∞d/ν,其中U_∞为来流速度、d为圆柱直径、ν为流体黏度)的取值范围为1200—8600.实验中温度是由直径为0.63μm的冷线探针测量的.实验结果表明,一般而言,雷诺数对整个尾流的标量混合特性有着显著的影响.随着雷诺数的增加,平均标量场向外的扩散速度加快、标量脉动强度增加了但衰减也加快.本文还发现:尾流中似乎存在两个区域,一个位于卡门涡街下游靠后,另一个就是传统的远场自相似区;在这两个区域,某些描述标量和动量的相似关系式近似成立.

圆柱尾流温度标量场的小波分析

通过使用一排16根冷线探头排在多个空间点同时测量微加热圆柱的尾流温度场,用小波分析技术对瞬时温度场的时间序列信号进行多尺度分析,目的是研究不同尺度脉动温度对总体温度场的贡献.直径为d=12.7mm的圆柱产生了被测的尾流,对应的雷诺数为5500,测量区域位于下游距离为2d和20d之间.基于小波多尺度分辨技术,尾流温度场被分解为不同温度脉动特征尺度的小波分量.通过分析这些小波分量的瞬时温度等值线图,能够直接观测到不同特征尺度的涡结构运动特征和湍流间歇过程.特别地,我们在近场区从原始信号分解获得的高频区域中发现了K-H涡的存在.不同尺度的温度方差沿流向的变化表明,在下游距离为x=3d和20d之间,中等尺度的结构比大尺度和小尺度结构对总的温度均方根的贡献更大.不同尺度的自相关函数表明,大尺度和中等尺度的结构显示出较大的相关性,而高频的小波分量则更快地失去了原有的拟序性.

圆柱热尾流中温度的概率密度函数

本文通过实验研究圆柱热尾流中温度的概率密度函数在不同雷诺数下沿中心线的演变以及其与湍流混合程度的关系.实验中雷诺数的取值范围是1200—8600,温度是由直径为0.63μm的冷线探针测量的.实验结果表明,温度概率密度函数在尾流中场区随空间位置变化显著.雷诺数的增加加快了这个变化过程,特别加速了尾流中心线温度的概率密度函数从非高斯向近似高斯分布的演变.