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湍流边界层空间特征尺度的层析TRPIV测量
被引量：
8
1
作者
杨绍琼
姜楠
《实验力学》
CSCD
北大核心
2011年第4期369-376,共8页
利用层析TRPIV测量得到的平板湍流边界层三维三分量速度场数据库,计算得到了平板湍流边界层空间耗散尺度、剪切尺度、泰勒微分尺度、积分尺度等典型空间特征尺度分别为3～5,40～100,20～50,4000个壁面单位,发现耗散尺度随法向位置缓慢增...
利用层析TRPIV测量得到的平板湍流边界层三维三分量速度场数据库,计算得到了平板湍流边界层空间耗散尺度、剪切尺度、泰勒微分尺度、积分尺度等典型空间特征尺度分别为3～5,40～100,20～50,4000个壁面单位,发现耗散尺度随法向位置缓慢增加,剪切尺度在靠近壁面的区域随法向位置变化不明显,积分尺度已不随法向位置变化。按照局部平均速度空间变形率的概念,沿流向分解得到了平板湍流边界层速度场分尺度速度空间变形率。利用空间自相关法得到了平板湍流边界层流向不同尺度湍涡的空间长度,研究发现小尺度情况下,湍涡结构的空间尺度总体上沿法向增大,且在近壁面,展向尺度与流向尺度相当,在湍流边界层外边界之外,湍涡结构的空间尺度逐渐趋于相等;大尺度的情况下,平板湍流边界层中湍涡结构的空间尺度随着法向位置先增加,然后有一个缓慢增加的过程,且总是流向尺度大于展向尺度,法向尺度最小。
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关键词
湍流边界层
时间
解析
粒子
图像
测速
局部平均速度应变
空间自相关
空间尺度
原文传递
多段翼低雷诺数绕流涡-边界层相互干扰
被引量：
1
2
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。
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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
原文传递
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
3
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.
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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
下载PDF
职称材料
题名
湍流边界层空间特征尺度的层析TRPIV测量
被引量：
8
1
作者
杨绍琼
姜楠
机构
天津大学机械工程学院力学系
天津市现代工程力学重点实验室
出处
《实验力学》
CSCD
北大核心
2011年第4期369-376,共8页
基金
国家自然科学基金重点项目(批准号:10832001)
面上项目(批准号:10872145)
+1 种基金
中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室对外开放课题
天津大学科研创新基金项目资助
文摘
利用层析TRPIV测量得到的平板湍流边界层三维三分量速度场数据库,计算得到了平板湍流边界层空间耗散尺度、剪切尺度、泰勒微分尺度、积分尺度等典型空间特征尺度分别为3～5,40～100,20～50,4000个壁面单位,发现耗散尺度随法向位置缓慢增加,剪切尺度在靠近壁面的区域随法向位置变化不明显,积分尺度已不随法向位置变化。按照局部平均速度空间变形率的概念,沿流向分解得到了平板湍流边界层速度场分尺度速度空间变形率。利用空间自相关法得到了平板湍流边界层流向不同尺度湍涡的空间长度,研究发现小尺度情况下,湍涡结构的空间尺度总体上沿法向增大,且在近壁面,展向尺度与流向尺度相当,在湍流边界层外边界之外,湍涡结构的空间尺度逐渐趋于相等;大尺度的情况下,平板湍流边界层中湍涡结构的空间尺度随着法向位置先增加,然后有一个缓慢增加的过程,且总是流向尺度大于展向尺度,法向尺度最小。
关键词
湍流边界层
时间
解析
粒子
图像
测速
局部平均速度应变
空间自相关
空间尺度
Keywords
turbulent boundary layer
tomographic time-resolved PIV
locally average velocity strain
spatial auto-correlation
spatial scale
分类号
O357.5 [理学—流体力学]
原文传递
题名
多段翼低雷诺数绕流涡-边界层相互干扰
被引量：
1
2
作者
王将升
王晋军
机构
北京航空航天大学流体力学教育部重点实验室
出处
《航空学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第12期45-57,共13页
基金
国家自然科学基金(11721202,12102024)
中国博士后科学基金(2021M700010)。
文摘
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。
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
Keywords
multi-element airfoil
vortex/boundary-layer interactions
low Reynolds number
water tunnel experiments
time-resolved particle image velocimetry
分类号
V211.7 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
原文传递
题名
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
3
作者
张子骁
马兴宇
白建侠
程肖岐
田海平
姜楠
机构
天津大学机械工程学院
天津仁爱学院数学教学部
太原理工大学力学系
出处
《力学季刊》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第3期612-619,共8页
基金
国家自然科学基金(11972251,11902218,12172242,12272265,12202310)
中德合作研究小组基金(GZ1575)
中国博士后基金(2022M712357)。
文摘
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.
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
Keywords
turbulent flows with spatio-temporal periodic vortex structures
Time-Resolved Particle Image Velocimetry(TRPIV)
periodic phase-locked averaging
Reynolds stress
complex viscosity model
分类号
O357.5 [理学—流体力学]
下载PDF
职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
湍流边界层空间特征尺度的层析TRPIV测量
杨绍琼
姜楠
《实验力学》
CSCD
北大核心
2011
8
原文传递
2
多段翼低雷诺数绕流涡-边界层相互干扰
王将升
王晋军
《航空学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
1
原文传递
3
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
张子骁
马兴宇
白建侠
程肖岐
田海平
姜楠
《力学季刊》
CAS
CSCD
北大核心
2023
0
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