吹吸扰动对湍流边界层多尺度相干结构的影响

用IFA-300热线风速仪以高于对应最小湍流时间尺度的分辨率,精细测量了风洞中施加局部周期性吹吸扰动平板湍流边界层近壁区域不同法向和流向位置的瞬时速度的时间序列信号．对平板湍流的扰动是通过平板上沿展向分布的一条窄缝引入的正弦振荡产生的．用子波分析对壁湍流脉动速度信号进行多尺度分解,用子波系数的瞬时强度因子和平坦因子检测壁湍流多尺度相干结构,并提取不同尺度相干结构的条件相位平均波形,研究不同频率的吹吸扰动对平板湍流边界层多尺度相干结构的影响．结果表明,扰动对边界层近壁区域平均速度分布、能量随尺度分布以及多尺度相干结构及其条件相位平均波形,都有显著影响,其中32 Hz扰动影响最大．

周期性扰动在平板湍流边界层传播的实验研究

对不同频率的扰动波在湍流边界层内沿流向的传播进行了实验研究,研究发现,内层的周期扰动使边界层外层产生了扰动波响应,近壁区域的周期扰动在外区引起的扰动波响应振幅远大于内区,边界层内层猝发与边界层外层流动状态之间具有感受性的联系,内层猝发的生成与边界层外层流动状况密切相关。湍流是一个稳定的状态,湍流边界层不存在整体失稳,各种频率的扰动波沿流向的幅值总体上都是衰减的,衰减趋势越来越弱。但扰动波波幅沿流向并不总是单调减小的,有些时候出现局部的波幅增长。

空间发展圆管转捩的直接数值模拟

利用直接数值模拟研究圆管流动中由局部壁面引入的周期性吹吸(PSB)扰动沿流向的空间发展,流动的雷诺数Re选定为3000.在临界幅值的PSB扰动下,在较短的圆管内,圆管中的扰动沿流向快速增长,在足够长的圆管内,扰动沿流向持续增长发生转捩,流动发展到湍流阶段.