壁湍流能谱局部相似性标度的实验研究

采用热线探针测量接近中等Reynolds数的壁湍流流向脉动速度,以Fourier谱分析为基础研究湍流谱中含能区、惯性子区和耗散区之间重叠区的标度特性.实验证实以前报道的高Reynolds数并非是产生-1谱的必要条件,即使在靠近中等Reynolds数时,只要满足高空间分辨率和近壁测量,-1谱标度就会存在;标度范围应以内尺度开始,外尺度结束.实验结果表明近壁含能涡的能谱具有局部相似性;在y+>130的对数律层存在-5/3谱重叠标度区;随着远离壁面,Reynolds数增大,惯性子区向低波数延伸;当k1η0.1时,对数律层湍流谱曲线重合,显示在黏性耗散作用下Komogorov标度区的湍流能分布具有相似性,呈现局部各向同性的特征.