平面槽道湍流壁面脉动压力的特性与机理研究

以平面槽道湍流壁面脉动压力特性以及边界层速度源项对壁面脉动压力的贡献为研究关注点。基于约翰霍普金斯大学湍流数据库中的平面槽道流直接数值模拟数据,利用格林函数求解泊松方程构建边界层速度源项与壁面脉动压力的理论关系,通过傅里叶变换计算壁面脉动压力谱和边界层速度源项分压谱,揭示壁面脉动压力谱的波数-频率域的特性,对比分析边界层不同区域不同源项对壁面脉动压力的贡献。结果表明,壁面压力自功率谱在低频、中频和高频段的形状分别为ω^(2)、ω^(-0.775)和ω^(-5);波数-频率谱中迁移脊在波数130 rad/m、频率120 rad/s区域,揭示湍流涡旋结构迁移速度为0.54倍流速;壁面脉动压力主要由速度场源中平均剪切湍流作用项Pms与湍流-湍流作用项Ptt共同影响,Pms贡献占主导。