用局部平均速度结构函数检测湍流边界层多尺度相干结构

测量风洞中平板湍流边界层不同法向位置的流向速度时间序列信号,提出了基于局部多尺度平均意义的湍流多尺度局部平均结构函数的概念,以描述湍流多尺度结构的伸缩变形和相对运动;基于多尺度局部平均结构函数的概念与Harr子波变换的一致性,提出了用湍流多尺度局部平均结构函数的平坦因子检测湍流边界层多尺度相干结构及其间歇性的检测方法,提取近壁区域不同法向位置处多尺度相干结构的条件相位平均波形。

核束缚能效应和部分子间相互演化对平均核结构函数的影响

把束缚核子内海夸克从物理上分为两部分：一部分是伴随价夸克受核束缚效应影响的云海夸克；另一部分是能摆脱核子的禁闭而逃逸到核环境中的背景海夸克．首先，给出了核束缚效应对核内束缚核子中价夸克、云海夸克及相应胶子的纵向动量几率分布函数的最低级修正形式；借助核动量守恒条件定出了背景海夸克及相应胶子的动量几率分布函数．然后，根据部分子内禀横向动量分布与纵向动量分布间的制约关系及我们关于核环境中部分子间相互演化的观点，建立了决定平均核结构函数的束缚核子内部分子动量几率分布所满足的自洽积分方程组，并进行了迭代数值求解．最后，我们将所得的束缚核子内部分子动量几率分布应用到解释ＥＭＣ效应及预言核Ｄｒｅｌ－Ｙａｎ反应截面，在没有引进任何可调参数的情况下。

液固两相湍流边界层相干结构的PIV实验研究

液固两相湍流是工业和工程中常见的流动状态,研究颗粒—湍流两相之间的作用规律和湍流调制的机理,对有效调控化工过程传热传质具有重要意义。采用粒子图像测速技术(PIV)对液固两相平板湍流边界层进行实验研究,分析在同一来流速度下加入固相颗粒和清水时水平板湍流边界层的平均速度剖面、湍流强度变化情况。通过空间局部平均速度结构函数和相干结构条件采样技术,提取并对比壁湍流相干结构"喷射"和"扫掠"事件的脉动速度、雷诺切应力以及展向涡量的二维空间拓扑形态。发现,同清水工况相比,湍流边界层缓冲层有变薄的趋势,对数律区内移,湍流强度和雷诺切应力均有所增强。相干结构在猝发时,脉动速度增强,雷诺切应力相对增大,展向涡量的发展受到促进,这表明实验中颗粒的存在使得湍流边界层中流体脉动增强,相干结构"喷射"和"扫掠"的强度相应增大,动量和能量的输运增强。

湍流边界层对数律区相干结构的Tomo-TRPIV实验研究

应用层析高时间分辨率粒子图像测速技术(tomographic time-resolved particle image velocimetry,Tomo-TRPIV),测量了Reθ=2460的平板湍流边界层三维3分量瞬时速度场的时间序列.提出湍流空间多尺度局部平均速度结构函数的概念,应用流向脉动速度沿流向的空间多尺度局部平均速度结构函数的正负过零点法,从瞬时脉动速度场中检测相干结构的喷射和扫掠事件,对检测到的喷射和扫掠事件的瞬态局部速度场、速度梯度场、涡量场、速度变形率场进行空间相位对齐叠加平均,获得喷射和扫掠事件的局部速度场、速度梯度场、涡量场、速度变形率场的典型特征.研究发现,相干结构喷射和扫掠时,速度梯度、速度变形率、涡量均表现为空间反对称分布的4极子结构.特别是流向涡量是沿流向、法向、展向均为反对称分布的法向多层4极子结构,表明法向各层相干结构是紧密联系,互相关联的.这种法向多层的4极子反对称结构导致强烈的动量、质量和能量交换,维持了相干结构的演化和发展过程.

沟槽面湍流边界层减阻的TRPIV测量

采用高时间分辨率粒子图像测速技术对沟槽壁面平板湍流边界层速度矢量场的时间序列及其统计量进行了实验测量,讨论了在同一来流速度下沟槽壁面对平均速度剖面﹑雷诺切应力及湍流强度的影响.用流向速度分量的多尺度空间局部平均结构函数辨识壁湍流多尺度相干结构,用条件采样和相位平均技术提取壁湍流多尺度相干结构喷射和扫掠事件的脉动速度、展向涡量的二维空间拓扑形态.结果表明,与同材料光滑壁面对比,沟槽壁面实现了10.73%的摩阻减小量;沟槽壁面湍流边界层湍流强度及雷诺切应力皆比光滑平板湍流边界层对应统计量小,说明沟槽壁面有效降低了湍流边界层内流体的脉动.通过比较壁湍流相干结构猝发事件各脉动速度分量与展向涡量的空间分布特征,肯定了沟槽壁面的减阻效果,发现沟槽壁面通过抑制相干结构猝发事件实现减阻.

雷诺应力各向异性涡黏模型的层析TRPIV测量

利用层析TRPIV测量水洞中平板湍流边界层3D-3C速度场的高分辨率时间序列数据库.提出了空间局部平均多尺度速度结构函数的新概念,描述湍流多尺度涡结构的空间拉伸、压缩、剪切变形和旋转.用空间局部平均多尺度速度结构函数对湍流脉动速度进行了空间多尺度分解.用空间流向局部平均多尺度速度结构函数,根据湍流多尺度涡结构在流向的拉伸和压缩物理特征,提出了新的湍流相干结构条件采样方法,检测并提取了层析TRPIV数据中相干结构"喷射"和"扫掠"事件中的脉动速度、平均速度变形率、雷诺应力等物理量的空间拓扑形态.通过研究平均速度变形率各分量与雷诺应力各分量之间的空间相位差异,肯定了壁湍流相干结构雷诺应力各向异性复涡黏模型的合理性.

高分子溶液对湍流边界层减阻机理的实验研究

采用TRPIV实验测量了不同雷诺数下聚丙烯酰胺(PAM)溶液的平板湍流边界层的速度场。研究结果表明:在加入少量PAM后,湍流边界层壁面阻力出现降低,并且减阻率随雷诺数的升高而增大;PAM湍流的平均速度剖面的对数律区与清水湍流具有相同的斜率,但具有更高的法向位置。与清水湍流相比,PAM湍流的脉动速度的强度明显减弱,雷诺切应力显著减小。通过采用改进的基于空间局部平均速度结构函数的象限分裂法以及新型条件采样法计算了湍流猝发事件中各物理量的空间相位平均场。其结果表明作为雷诺切应力主要来源的喷射和扫掠事件,在近壁区受到明显抑制。

湍流边界层相干结构空间拓扑形态的层析TRPIV测量

用层析TRPIV(time-resolved paticle image velocimetry)技术精细测量了水洞中平板湍流边界层三分量速度的时空序列信号,提出了空间局部平均多尺度速度结构函数的新概念描述湍流多尺度涡结构的空间拉伸、压缩、剪切变形和旋转.用空间局部平均多尺度速度结构函数对湍流脉动速度进行了空间多尺度分解.用空间局部平均多尺度速度结构函数的新概念,根据湍流多尺度涡结构在空间流向的拉伸和压缩特征,提出了新的湍流相干结构条件采样方法,检测并提取了层析TRPIV数据中相干结构的"喷射"和"扫掠"事件中的速度、涡量等物理量的空间拓扑形态.发现在喷射和扫掠事件中均存在一对反向旋转的准流向"马蹄形"涡结构.

推广x重新标度模型重标度参数公式与轻子-核DIS过程的核效应

与原子核的平均结合能相联系 ,给出了部分子的推广x重新标度模型的重标度参数公式 .利用该公式给出的重标度参数值 ,计算了铝核、钙核、铅核分别与碳核DIS过程的平均结构函数之比 ,结果表明理论计算与实验数据符合较好 .

壁面湍流发卡涡包空间模态的TRPIV实验研究

运用高时间分辨率粒子图像测速(Time-resolved PIV简称TRPIV),测量得到平板湍流边界层流向/法向平面内瞬时速度矢量空间分布的时间序列;采用空间局部平均速度结构函数的概念,识别和提取湍流边界层中大尺度发卡涡包结构的空间特征。发现在湍流边界层中不同法向位置多个正负发卡涡包结构同时交替存在。这些分布在不同法向高度的发卡涡包结构之间通过倾斜的涡量剪切层相联系,构成了湍流边界层中内、外区紧密相连、相互作用的一种稳态的分布方式。