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Study on local topology model of low/high streak structures in wall-bounded turbulence by tomographic time-resolved particle image velocimetry 被引量:6
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作者 Haiping TIAN Nan JIANG +1 位作者 Yongxiang HUANG Shaoqiong YANG 《Applied Mathematics and Mechanics(English Edition)》 SCIE EI CSCD 2015年第9期1121-1130,共10页
The relationship between the in the logarithmic law (log-law) region of bursting event and the low/high-speed streak a turbulent boundary layer is investigated. A tomographic time-resolved particle image velocimetry... The relationship between the in the logarithmic law (log-law) region of bursting event and the low/high-speed streak a turbulent boundary layer is investigated. A tomographic time-resolved particle image velocimetry (TRPIV) system is used to measure the instantaneous three-dimensional-three-component (3D-3C) velocity field. The momentum thickness based Reynolds number is about 2 460. The topological information in the log-law region is obtained experimentally. It is found that the existence of the quadrupole topological structure implies a three-pair hairpin-like vortex packet, which is in connection with the low/high-speed streak. An idealized 3D topological model is then proposed to characterize the observed hairpin vortex packet and low/high-speed streak. 展开更多
关键词 wall turbulence quadrupole topological structure hairpin vortex low/highspeed streak tomographic time-resolved particle image velocimetry (TRPIV) system
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Analysis of Turbulence Structure in the Stirred Tank with a Deep Hollow Blade Disc Turbine by Time-resolved PIV 被引量:6
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作者 刘心洪 包雨云 +1 位作者 李志鹏 高正明 《Chinese Journal of Chemical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2010年第4期588-599,共12页
The turbulence structure in the stirred tank with a deep hollow blade(semi-ellispe) disc turbine(HEDT) was investigated by using time-resolved particle image velocimetry(TRPIV) and traditional PIV.In the stirred tank,... The turbulence structure in the stirred tank with a deep hollow blade(semi-ellispe) disc turbine(HEDT) was investigated by using time-resolved particle image velocimetry(TRPIV) and traditional PIV.In the stirred tank,the turbulence generated by blade passage includes the periodic components and the random turbulent ones.Traditional PIV with angle-resolved measurement and TRPIV with wavelet analysis were both used to obtain the random turbulent kinetic energy as a comparison.The wavelet analysis method was successfully used in this work to separate the random turbulent kinetic energy.The distributions of the periodic kinetic energy and the random turbulent kinetic energy were obtained.In the impeller region,the averaged random turbulent kinetic energy was about 2.6 times of the averaged periodic one.The kinetic energies at different wavelet scales from a6 to d1 were also calculated and compared.TRPIV was used to record the sequence of instantaneous velocity in the impeller stream.The evolution of the impeller stream was observed clearly and the sequence of the vorticity field was also obtained for the identification of vortices.The slope of the energy spectrum was approximately-5/3 in high frequency representing the existence of inertial subrange and some isotropic properties in stirred tank.From the power spectral density(PSD) ,one peak existed evidently,which was located at f0(blade passage frequency) generated by the blade passage. 展开更多
关键词 PIV技术 空心叶片 湍流结构 时间分辨 搅拌槽 涡轮式 结构分析 小波分析方法
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大尺度类波形壁面湍流边界层TR-PIV实验研究 被引量:1
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作者 唐俊 闫一天 刘岩岩 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期267-274,共8页
针对传统波形壁面因尺度微小所引发的加工困难、维护费用昂贵等问题,设计了一种大尺度的类波形壁面.对虎鲸的皮肤嵴结构进行放大和形貌改良,得到的大尺度类波形壁面可以更好地适用于工程实际;研究了大尺度类波形壁面对湍流边界层的影响... 针对传统波形壁面因尺度微小所引发的加工困难、维护费用昂贵等问题,设计了一种大尺度的类波形壁面.对虎鲸的皮肤嵴结构进行放大和形貌改良,得到的大尺度类波形壁面可以更好地适用于工程实际;研究了大尺度类波形壁面对湍流边界层的影响,分析了其减阻效果及减阻机理.采取高时间分辨率粒子图像测速(TR-PIV)技术,对光滑壁面和振幅与波长之比分别为2a1/λ=0.033、2a2/λ=0.050、2a3/λ=0.066的3种大尺度类波形柔性壁面湍流边界层流场进行了实验测量,对流场中的时空相关函数进行计算.分析一个波长范围内流向、法向速度及压力分布,发现波形结构下坡段附近的逆压梯度使得流动减速,爬坡段附近的顺压梯度则加速了流动,减速效果最强位置位于波谷,加速效果最强位置位于波谷始末,流场中的速度在两个极值内变化.对不同工况下类波形壁面末尾凹槽下游紧邻平板区域各阶统计量进行了对比,结果表明3种类波形壁面的平均速度剖面于对数区表现出不同幅度的抬升,近壁区平均速度均有不同程度增大;近壁区流场雷诺切应力具有明显的降低,近壁区湍流脉动被抑制,雷诺应力的峰值相对壁面略有外移;3种类波形壁面均具有一定减阻效果,最大减阻率为23.0%. 展开更多
关键词 波形壁面 湍流 高时间分辨率粒子图像测速 雷诺应力 减阻 仿生
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基于连续式激光光源的TR-PIV测试技术 被引量:6
4
作者 余俊 万津津 +1 位作者 施鎏鎏 刘应征 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期1254-1257,共4页
建立了基于连续式激光光源的时序粒子图像速度场(TR-PIV)测试系统,考虑到计算机存储设备的数据传输瓶颈,采用磁盘阵列数据采集技术配合高速相机实现了长时间粒子图像场的高速连续采集,并采用该系统对低速水槽中自由来流方柱绕流的湍流... 建立了基于连续式激光光源的时序粒子图像速度场(TR-PIV)测试系统,考虑到计算机存储设备的数据传输瓶颈,采用磁盘阵列数据采集技术配合高速相机实现了长时间粒子图像场的高速连续采集,并采用该系统对低速水槽中自由来流方柱绕流的湍流场进行了长时间125 Hz连续采样,通过法向速度信号的FFT分析以及互相关分析获取了大尺度相关结构的变化特征. 展开更多
关键词 连续式激光 高速相机 时序粒子图像测速 磁盘阵列
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高频响流场测试TR-PIV系统技术及其应用 被引量:7
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作者 陈建民 刘应征 魏润杰 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期83-87,共5页
系统地介绍了高频响流场测试TR-PIV技术的基本原理、系统结构及组成,并对其三大关键技术即高速相机、高频响激光器和高速数据存储技术进行了系统的技术分析。结合TR-PIV实验系统要求,对商业高速相机和高频响激光器技术的现状进行了介绍... 系统地介绍了高频响流场测试TR-PIV技术的基本原理、系统结构及组成,并对其三大关键技术即高速相机、高频响激光器和高速数据存储技术进行了系统的技术分析。结合TR-PIV实验系统要求,对商业高速相机和高频响激光器技术的现状进行了介绍和分析。TR-PIV实验过程中产生的大量数据图像文件对实验系统数据传输带宽的高要求,制约着实验数据采集频率和总实验时间两个参数。建立了基于PCI-E间接存储技术的TR-PIV流场测试系统并利用该系统对低速循环水槽中自由来流方柱绕流场进行了长时间110Hz连续采样,获取了方柱尾迹中旋涡结构的时空演变特征。研究结果对于集成建立高频响TR-PIV测试系统及其应用具有较好的指导价值。 展开更多
关键词 激光器 高速相机 时序粒子图像测速技术 高速数据传输 存储技术 流场测量
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基于TR-PIV技术的螺旋桨水动力实验教学平台设计 被引量:2
6
作者 孙聪 徐鹏 +2 位作者 韩阳 郭春雨 王超 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2021年第8期213-215,283,共4页
研究性实验教学逐渐被各大高校所采用,成为一种教学新趋势。哈尔滨工程大学船舶与海洋工程国家级实验教学示范中心在已有工作的基础上,通过引进本专业领域先进流体测试技术,与传统螺旋桨教学相结合,建立了一套螺旋桨水动力实验教学体系... 研究性实验教学逐渐被各大高校所采用,成为一种教学新趋势。哈尔滨工程大学船舶与海洋工程国家级实验教学示范中心在已有工作的基础上,通过引进本专业领域先进流体测试技术,与传统螺旋桨教学相结合,建立了一套螺旋桨水动力实验教学体系。在激发学生学习积极性的同时,培养学生创新能力、动手能力、协作能力、分析能力等,巩固学生所学知识,增加对流场结构的深入理解。同时,研、学相辅相成互为补充,既能激发学生积极性、创造性,又能促进科研成果产出。 展开更多
关键词 螺旋桨 水动力 时间分辨粒子图像测速 实验教学
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含有周期涡结构的湍流雷诺应力与平均速度梯度之间的迟滞效应
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作者 张子骁 马兴宇 +3 位作者 白建侠 程肖岐 田海平 姜楠 《力学季刊》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期612-619,共8页
针对存在时空周期涡旋结构的湍流场,对湍流雷诺应力与平均速度梯度之间的空间迟滞效应进行了实验研究,发现二者流向相位差呈周期变化.在低速回流式水槽中,利用二维高时间分辨率粒子图像测速(TimeResolved Particle Image Velocimetry,TR... 针对存在时空周期涡旋结构的湍流场,对湍流雷诺应力与平均速度梯度之间的空间迟滞效应进行了实验研究,发现二者流向相位差呈周期变化.在低速回流式水槽中,利用二维高时间分辨率粒子图像测速(TimeResolved Particle Image Velocimetry,TRPIV)技术,对Re=324的圆柱尾流流场进行测量.经过49个周期166个相位的8215个PIV瞬时流场,经过周期相位平均,得到一个周期内不同相位典型的湍流雷诺应力和平均速度梯度的空间分布.利用湍流雷诺应力相位平均图像和平均速度梯度图像在不同时间相位下的空间互相关函数最大值对应的流向空间距离,得到湍流雷诺应力与平均速度梯度之间沿流向的空间相位差,并绘制流向相位差随周期相位的演变过程.本文验证了湍流复涡黏模型的合理性,为建立符合周期涡旋结构物理机理的湍流模型研究提供了实验依据. 展开更多
关键词 时空周期涡旋结构湍流 时间解析粒子图像测速(TRPIV) 周期相位平均 湍流雷诺应力 复涡黏模型
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Experimental study of the wake characteristics of a two-blade horizontal axis wind turbine by time-resolved PIV 被引量:5
8
作者 ZHANG LiRu XING JiangKuan +7 位作者 WANG JianWen YUAN RenYu DONG XueQing MA JianLong LUO Kun QIU KunZan NI MingJiang CEN KeFa 《Science China(Technological Sciences)》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第4期593-601,共9页
Wind tunnel experiments of the wake characteristics of a two-blade wind turbine, in the downstream region of 0<x/R<10, have been carried out. With the help of the time resolved particle image velocimetry(TRPIV),... Wind tunnel experiments of the wake characteristics of a two-blade wind turbine, in the downstream region of 0<x/R<10, have been carried out. With the help of the time resolved particle image velocimetry(TRPIV), flow properties such as the vortex structure,average velocity, fluctuations velocities and Reynolds stresses are obtained at different tip speed ratios(TSR). It is found that the wind turbine wake flow can be divided into velocity deficit region, velocity remained region and velocity increased region, with generally higher velocity deficit compared with a three-blade wind turbine wake. Once a blade rotates to the reference 0° plane,the tip vortices generate, shed and move downstream with the intensity gradually decreased. The leapfrogging phenomenon of tip vortices caused by the force interaction of adjacent vortices is found and more apparent in the far wake region. The axial fluctuation velocity is larger than radial fluctuation velocity at the blade root region, and the turbulent kinetic energy shares the similar trend as the axial fluctuation velocity. The axial normalized Reynolds normal stress is much larger than the radial normalized Reynolds normal stress and Reynolds shear stress at the blade root region. As the TSR increases, the radial location where the peak axial normalized Reynolds normal stress u'u'/U^2 and axial fluctuation velocity appear descends in the radial direction. 展开更多
关键词 尾流特性 水平轴风力机 PIV实验 时间分辨 叶片 风洞试验
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基于PIV的凝胶模拟液撞击雾化速度场实验研究 被引量:11
9
作者 陈杰 封锋 +1 位作者 马虎 武晓松 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期565-569,共5页
为了更好研究凝胶推进剂的雾化,采用时间分辨粒子图像测速(TR-PIV),研究了不同撞击角度(45°,60°,75°,90°和120°)和射流压差(0.4MPa^0.8MPa)对凝胶推进剂雾化速度的影响。实验结果表明:雾化液滴速度对于撞击轴... 为了更好研究凝胶推进剂的雾化,采用时间分辨粒子图像测速(TR-PIV),研究了不同撞击角度(45°,60°,75°,90°和120°)和射流压差(0.4MPa^0.8MPa)对凝胶推进剂雾化速度的影响。实验结果表明:雾化液滴速度对于撞击轴线呈单峰对称分布,距离撞击点越远,雾化液滴速度越小且分布越均匀;增大撞击角和增大射流压差都可提高凝胶推进剂有效撞击速度,即增加撞击后液体动能转换液体破碎所需的能量,雾化质量提高;当有效撞击速度大于27.9m/s时,实验室配置的凝胶推进剂可充分雾化。 展开更多
关键词 凝胶推进剂 时间分辨粒子图像测速 喷注器 有效撞击速度 雾化
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湍流强度对水平轴风力机尾迹速度恢复影响机理的实验研究 被引量:3
10
作者 韩玉霞 汪建文 +2 位作者 孙博 东雪青 李鑫 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期649-655,共7页
为研究湍流强度对风力机尾流速度恢复的影响,采用高频PIV对均匀来流和格栅入流时风力机下游尾流数据进行采集。通过对比轴向速度、径向速度及雷诺剪切应力发现:均匀来流时轴向速度分层现象明显;叶尖涡将主流卷吸进入尾流区,但无法穿透... 为研究湍流强度对风力机尾流速度恢复的影响,采用高频PIV对均匀来流和格栅入流时风力机下游尾流数据进行采集。通过对比轴向速度、径向速度及雷诺剪切应力发现:均匀来流时轴向速度分层现象明显;叶尖涡将主流卷吸进入尾流区,但无法穿透附着涡区,附着涡相当于一个隔离带;雷诺剪切应力集中在叶尖涡和中心涡区,附着涡区基本为零。格栅入流时下游2.5倍风轮直径处尾流与主流基本融合,主流径向掺混从叶尖涡穿过附着涡渗透到中心涡区;剪切应力在中心涡和叶尖涡区明显增大,附着涡区存在正的峰值,且附着涡区成为叶尖涡和中心涡区的一个动量输送带。相关结论可为风电场优化布局提供指导,有助于揭示湍流强度影响风力机出力和速度亏损的原因。 展开更多
关键词 水平轴风力机 尾流 叶尖涡 湍流强度 高频PIV
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湍流边界层各向异性张量模式的实验研究 被引量:1
11
作者 王维 管新蕾 姜楠 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期11-15,共5页
使用高时间分辨率粒子图像测速技术在水槽内精细测量平板湍流边界层内不同流向、法向位置的瞬时速度矢量空间场的时间序列信号。利用实验数据对湍流各向异性的涡黏张量模式进行了实验研究,给出了湍流边界层不可压缩槽道湍流中各向异性... 使用高时间分辨率粒子图像测速技术在水槽内精细测量平板湍流边界层内不同流向、法向位置的瞬时速度矢量空间场的时间序列信号。利用实验数据对湍流各向异性的涡黏张量模式进行了实验研究,给出了湍流边界层不可压缩槽道湍流中各向异性的涡黏张量各分量的空间分布规律。各向异性的涡黏张量分量的空间分布揭示了流向平均速度的法向梯度对雷诺应力三个分量的不同贡献。涡黏张量三个分量空间上的不同规律说明对涡黏张量的各向异性的考虑是合理的,而各向同性的涡黏模型不适宜描述剪切湍流雷诺应力的物理本质。 展开更多
关键词 湍流边界层 湍流模式 雷诺应力 涡黏张量 粒子图像测速
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A study on coherent structures and drag-reduction in the wall turbulence with polymer additives by TRPIV 被引量:4
12
作者 Xin-Lei Guan Shi-Yong Yao Nan Jiang 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2013年第4期485-493,共9页
An experimental measurement was performed us- ing time-resolved particle image velocimetry (TRPIV) to in- vestigate the spatial topological character of coherent struc- tures in wall-bounded turbulence of polymer ad... An experimental measurement was performed us- ing time-resolved particle image velocimetry (TRPIV) to in- vestigate the spatial topological character of coherent struc- tures in wall-bounded turbulence of polymer additive solu- tion. The fully developed near-wall turbulent flow fields with and without polymer additives at the same Reynolds number were measured by TRPIV in a water channel. The compar- isons of turbulent statistics confirm that due to viscoelastic structure of long-chain polymers, the wall-normal velocity fluctuation and Reynolds shear stress in the near-wall region are suppressed significantly. Furthermore, it is noted that such a behavior of polymers is closely related to the decease of the motion of the second and forth quadrants, i.e., the ejection and sweep events, in the near-wall region. The spa- tial topological mode of coherent structures during bursts has been extracted by the new mu-level criteria based on locally averaged velocity structure function. Although the general shapes of coherent structures are unchanged by polymer additives, the fluctuating velocity, velocity gradient, velocity strain rate and vorticity of coherent structures during burst events are suppressed in the polymer additive solution com- pared with that in water. The results show that due to the polymer additives the occurrence and intensity of coherent structures are suppressed, leading to drag reduction. 展开更多
关键词 time-resolved particle image velocimetry ~ Wall-bounded turbulence ~ Coherent structures ~ Polymer addi-tives ~ Drag reduction
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旋转带肋直通道湍流流动TR-PIV实验 被引量:1
13
作者 施锦程 胡颂军 +2 位作者 由儒全 李海旺 夏双枝 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期53-60,共8页
采用高频粒子图像测速系统(TR-PIV)测量了旋转带肋通道内的主流平均速度、雷诺切应力、再附点等参数,并研究其沿程变化规律,通道高宽比为1,肋的阻塞比为0.1,雷诺数为10 000,旋转数从0变化到0.52,实验结果表明:静止时流动呈对称分布,但... 采用高频粒子图像测速系统(TR-PIV)测量了旋转带肋通道内的主流平均速度、雷诺切应力、再附点等参数,并研究其沿程变化规律,通道高宽比为1,肋的阻塞比为0.1,雷诺数为10 000,旋转数从0变化到0.52,实验结果表明:静止时流动呈对称分布,但旋转后产生的哥氏力会极大地影响通道内的湍流流动,随着转速的增加,主流速度型偏向后缘面,前缘面涡系结构不断增大,再附点不断后移,而后缘面正好相反,并且这种趋势会沿程发展;前缘面附近的雷诺切应力变得越来越弱,而后缘面则越来越强,沿程雷诺切应力极值基本不变,但下游区域有所扩大。 展开更多
关键词 旋转通道 高频粒子图像测速系统(tr-piv) 旋转数 主流平均速度 雷诺应力 再附点
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多段翼低雷诺数绕流涡-边界层相互干扰 被引量:1
14
作者 王将升 王晋军 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期45-57,共13页
主翼是多段翼构型的主要升力部件,其背风面边界层受到前缘缝翼尾迹中复杂旋涡结构的干扰,此类涡-边界层干扰问题与飞行器的气动力特性密切相关。采用时间解析的粒子图像测速技术对低雷诺数范围内30P30N多段翼构型在不同迎角下的主翼背... 主翼是多段翼构型的主要升力部件,其背风面边界层受到前缘缝翼尾迹中复杂旋涡结构的干扰,此类涡-边界层干扰问题与飞行器的气动力特性密切相关。采用时间解析的粒子图像测速技术对低雷诺数范围内30P30N多段翼构型在不同迎角下的主翼背风面流动开展精细实验测量,结合傅里叶模态分解和有限时间的李亚普诺夫指数流场诊断方法,从时均统计和涡动力学2个角度研究了前缘缝翼尾迹涡与主翼边界层之间的干扰特性并总结了迎角的影响规律。在实验雷诺数下,随着迎角增大,主翼背风面边界层由附着状态转变为大分离状态,前缘缝翼尾迹与主翼边界层之间的混合效应逐渐减弱。涡动力学研究表明,前缘缝翼尾迹涡产生的多频扰动能“浸入”主翼边界层并影响其内部流动结构演化,其中基频和二次谐波扰动激发的“双二次涡”结构在此过程中占据主导。二次涡在涡-边界层干扰中扮演重要角色:一方面,二次涡能将更多尾迹涡扰动注入边界层,促进尾迹与边界层的混合;另一方面,二次涡能将边界层外区的高速流体注入近壁区进而增强边界层抵抗流动分离的能力。随着迎角增大,二次涡的产生位置逐渐沿弦向后移,对主翼前缘附近混合效应的促进作用以及流动分离的抑制作用逐渐降低,最终导致尾迹与边界层之间的混合逐渐减弱、主翼背风面边界层发生大分离。 展开更多
关键词 多段翼构型 涡-边界层干扰 低雷诺数 水洞实验 时间解析粒子图像测速
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湍流边界层相干结构空间拓扑形态的层析TRPIV测量 被引量:10
15
作者 姜楠 于培宁 管新蕾 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期1113-1121,共9页
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... 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. 展开更多
关键词 层析TRPIV(time-resolved paticle image velocimetry) 湍流边界层 相干结构 局部平均结构函数 喷射 扫掠
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用Tomo-TRPIV测量湍流边界层及拟序结构的空间模态 被引量:2
16
作者 庄茜 姜楠 《实验力学》 CSCD 北大核心 2018年第3期359-365,共7页
层析时间分辨粒子图像测速(Tomographic Time-Resolved Particle Image Velocimetry,简称Tomo-TRPIV)技术是新近发展起来的一种先进的流体无接触测速技术,能够无干扰地测量流场的三个速度分量的三维空间分布。本文简要介绍了Tomo-TRPI... 层析时间分辨粒子图像测速(Tomographic Time-Resolved Particle Image Velocimetry,简称Tomo-TRPIV)技术是新近发展起来的一种先进的流体无接触测速技术,能够无干扰地测量流场的三个速度分量的三维空间分布。本文简要介绍了Tomo-TRPIV技术的基本原理、测量系统的主要组成和测量的主要步骤以及水槽中平板湍流边界层及其拟序结构的测量结果。实验证明,Tomo-TRPIV技术能够很好地测量平板湍流边界层对数律区的瞬时及平均流场,实验发现,在对数律区,平板湍流边界层中的拟序结构的涡量场主要以空间四极子的形式存在,四极子涡旋相互诱导,产生喷射和下扫等猝发事件,维持湍流边界层的发展演化。 展开更多
关键词 层析时间分辨粒子图像测速技术 湍流边界层 拟序结构 四极子 喷射 下扫 猝发
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超疏水壁面湍流边界层减阻机理的TRPIV实验 被引量:7
17
作者 王二丹 田海平 +2 位作者 张静娴 姚朝辉 姜楠 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期2870-2877,共8页
利用高时间分辨率粒子图像测速(TRPIV)技术,开展超疏水壁面材料湍流边界层减阻机理的实验研究.在循环水槽中,对超疏水壁面和亲水壁面湍流边界层瞬时速度矢量场的时间序列进行了实验测量.得到了同一来流速度(0.17m/s)下超疏水壁面和亲水... 利用高时间分辨率粒子图像测速(TRPIV)技术,开展超疏水壁面材料湍流边界层减阻机理的实验研究.在循环水槽中,对超疏水壁面和亲水壁面湍流边界层瞬时速度矢量场的时间序列进行了实验测量.得到了同一来流速度(0.17m/s)下超疏水壁面和亲水壁面湍流边界层的平均速度、湍流度及雷诺切应力沿法向的分布规律.提出了空间多尺度局部平均涡量的概念,并以此为特征量检测壁湍流发卡涡展向涡头的中心位置.用条件采样及空间相位平均技术提取了不同法向位置发卡涡展向涡头周围流向脉动速度和流线的空间拓扑,对发卡涡展向涡头的俯仰角进行了对比,并从鞍点-焦点动力系统的角度分析了发卡涡展向涡头附近的流线拓扑特征.研究表明:雷诺数约为13 500时,相比亲水壁面,超疏水壁面实现了10.1%的减阻.超疏水壁面平均速度明显增大,雷诺切应力减小,流向湍流度减弱,发卡涡展向涡头俯仰角较小,近壁区相干结构的发展受到抑制. 展开更多
关键词 湍流减阻 超疏水壁面 湍流边界层 高时间分辨率粒子图像测速(TRPIV) 鞍点-焦点动力系统 空间多尺度局部平均涡量
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旋转状态边界层速度场及温度场特性实验 被引量:2
18
作者 李刚夫 李海旺 +1 位作者 由儒全 夏双枝 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期2573-2582,共10页
针对涡轮转子叶片内冷技术,使用TR-PIV(time resolved particle image velocimetry)技术与热线技术同步原位测量了壁面加热条件下旋转通道内边界层速度场和温度场特性。结果显示:旋转数大于0.48时前缘面附近出现了回流现象,并从受力分... 针对涡轮转子叶片内冷技术,使用TR-PIV(time resolved particle image velocimetry)技术与热线技术同步原位测量了壁面加热条件下旋转通道内边界层速度场和温度场特性。结果显示:旋转数大于0.48时前缘面附近出现了回流现象,并从受力分析的角度给出了解释;回流区一般出现于流场下游、较大密度比、较高旋转数下,可以利用回流区的影响达到增强前缘面换热的目的;得到了旋转条件下无量纲温度型、温度脉动量和努塞尔数的变化规律,可以看出湍流边界层内部的温度场分布在旋转效应的影响下产生了强烈的不对称性,与静止条件下的标准规律相比会产生一定的偏差。 展开更多
关键词 涡轮叶片冷却技术 旋转通道 湍流边界层 热线风速仪 tr-piv(time resolved particle image velocimetry)技术
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Dynamic mode decomposition of hairpin vortices generated by a hemisphere protuberance 被引量:8
19
作者 TANG ZhanQi JIANG Nan 《Science China(Physics,Mechanics & Astronomy)》 SCIE EI CAS 2012年第1期118-124,共7页
We present dynamic mode decomposition (DMD) for studying the hairpin vortices generated by hemisphere protuberance measured by two-dimensional (2D) time-resolved (TR) particle image velocimetry (PIV) in a water channe... We present dynamic mode decomposition (DMD) for studying the hairpin vortices generated by hemisphere protuberance measured by two-dimensional (2D) time-resolved (TR) particle image velocimetry (PIV) in a water channel. The hairpins dynamic information is extracted by identifying their dominant frequencies and associated spatial structures. For this quasi-periodic data system, the resulting main Dynamic modes illustrate the different spatial structures associated with the wake vortex region and the near-wall region. By comparisons with proper orthogonal decomposition (POD), it can be concluded that the dynamic mode concentrates on a certain frequency component more effectively than the mode determined by POD. During the analysis, DMD has proven itself a robust and reliable algorithm to extract spatial-temporal coherent structures. 展开更多
关键词 模式分解 球状 粒子图像测速 信息提取 空间结构 时间分辨 数据系统
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Large-eddy simulation and experimental study on the turbulent wake flow characteristics of a two-bladed wind turbine 被引量:1
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作者 LUO Kun YUAN RenYu +5 位作者 DONG XueQing WANG JianWen ZHANG SanXia FAN JianRen NI MingJiang CEN KeFa 《Science China(Technological Sciences)》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第12期1861-1869,共9页
Large-eddy simulation(LES) with fully resolved rotor method(FRM) is applied to explore the turbulent wake flow characteristics and vortex evolution laws of a two-bladed horizontal-axis wind turbine. Relevant wind tunn... Large-eddy simulation(LES) with fully resolved rotor method(FRM) is applied to explore the turbulent wake flow characteristics and vortex evolution laws of a two-bladed horizontal-axis wind turbine. Relevant wind tunnel experiments have been done based on time resolved particle image velocimetry(TRPIV) technique. The simulation results are validated by the experimental data and they are in good agreement. The axial average velocity, turbulent kinetic energy, shear Reynolds stress, and vortex structure of the wind turbine wake are analyzed based on the comparison of LES results and experimental data. It is observed that the wake diameter of wind turbine enlarges with the increase of tip speed ratio(TSR). Turbulent kinetic energy meets its minimum value when x/R=2.0. Shear Reynolds stress appears a positive peak in the near wake when x/R<2.0, and the value of shear Reynolds stress decreases along the axial direction. The blade tip vortex dissipates more quickly than the central vortex in the wind turbine wake, and the gradient of the relationship curve between the blade tip vortex core position and the vortex age decreases as the TSR increases. With the increase of TSR, the thrust coefficient increases, and the power coefficient increases first and then decreases.The present work proves that LES with FRM could calculate wind turbine turbulent wake flow with a high accuracy. 展开更多
关键词 large-eddy simulation two-bladed wind turbine time resolved particle image velocimetry tip speed ratio turbulent kinetic energy shear Reynolds stress
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