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期刊信息/Journal information
实验流体力学
中国空气动力学会
实验流体力学

中国空气动力学会

乐嘉陵

双月刊

1672-9897

syltlx@163.com

0816-2463142

621000

四川绵阳211信箱

实验流体力学/Journal Journal of Experiments in Fluid MechanicsCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是中国空气动力学会主办的国家一级，公开发行刊物，主要刊载流体力学，特别是空气动力学各领域实验与测量方面的新理论、新成果、新信息、新动态，是综合学术性技术性刊物，也是航空航天类中文核心期刊。本刊论文均有中、英文摘要，也刊登英文稿，国家自然科学基金等资助论文优先刊登。
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    壁湍流的复合减阻及能流分析

    段鹏宇陈曦
    1-10页
    查看更多>>摘要：湍流减阻的技术与机理具有重要的科学和工程意义.近年来,研究者对壁湍流的减阻策略和机理开展了多方位探索.本文回顾了摩阻的能流分析框架,该框架将摩阻系数和能量耗散率定量地结合了起来,清晰地给出了驱动能量和控制能量在相干、随机和平均流动中的耗散原理,该框架的分析思路对复杂控制情况仍然适用;介绍了展向对吹射流引发的大尺度环流减阻方法,该方法可有效地完成速度条带的卷并,抑制流向涡的生成,减弱近壁湍流强度,在摩擦雷诺数为180的槽道流中可达到最佳约19%的减阻率,实现了通过输入相干能量减小湍流随机耗散的控制目标;展示了结合大尺度环流和壁面吹吸气的复合控制方法的优势,该方法实现了远超单一控制方法的减阻效果,在摩擦雷诺数为 180时达到最佳约 33%的减阻率和32%的净能量节省率.在前人研究的基础上,本文检验了在含肋壁面上施加大尺度环流控制的复合方案,验证了大尺度环流控制的鲁棒性,发现壁面小肋能够在一定程度上减小大尺度环流二次涡的影响,从而有效提升壁面小肋的减阻效率.

    壁湍流复合减阻减阻机理能流分析大尺度环流减阻

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    冯·卡门涡旋流动系统中各向异性的实验研究

    王封张亿宝郗恒东
    11-20页
    查看更多>>摘要：利用Tomo-PIV测量了冯·卡门涡旋流动系统中心区域的三维速度信息,通过 2种方法计算得到的速度二阶结构函数,分析了该系统中流动的各向异性特性.实验结果表明:冯·卡门涡旋流动系统中心区域的流动均匀性较好,但均方根速度的不同分量间呈现出显著的各向异性,水平分量与竖直分量比值约为1.5.通过2种方法计算得到的速度二阶结构函数结果相近,并给出:经过各个方向分量平均后的速度二阶结构函数各向同性度较高;但其在尺度空间中的分布呈现"水平面内各向同性度高,竖直平面内存在一定各向异性"的特性,且随着尺度的减小,此各向异性会逐渐减弱并接近各向同性.该研究为认识湍流流动以及冯·卡门涡旋流动系统提供了基础理解和分析方法.

    冯·卡门涡旋流动系统各向异性速度结构函数层析粒子图像测速技术

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    壁湍流等动量区空间分布的实验研究

    程肖岐范子椰唐湛棋白建侠...
    21-28页
    查看更多>>摘要：为深入探索湍流边界层等动量区的空间分布特性,使用大视场粒子图像测速仪在水洞中测量了平板湍流边界层流向-法向(x-y)平面内的速度矢量场.通过计算流向速度的概率密度函数,得到不同时刻和空间位置的等动量区分布,分析不同数量的等动量区沿流向的持续距离及出现频率.不同等动量区数量下,其对应的流向持续距离和流向间隔具有显著差异.当等动量区数量与其平均值相近时,等动量区在流向的持续距离较长,且流向间隔较小、出现频率较大;当等动量区数量与其平均值相差较大,其对应的流向持续距离较短,且流向间隔较大、出现频率较低.

    等动量区湍流边界层粒子图像测速相干结构空间分布

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    基于标度律的壁湍流运动分解与雷诺数效应

    胡锐锋
    29-43页
    查看更多>>摘要：壁湍流广泛存在于自然界和工程中,对其深入研究和理解有助于发展新的计算模型和调控手段.湍流具有多尺度性,壁面带来的各向异性使得壁湍流多尺度运动更为复杂.本文探讨和总结了基于标度律的壁湍流运动分解方法:内-外分解方法和外区分解方法,其中内-外分解方法基于内区湍流运动的雷诺数无关性,而外区分解方法基于Townsend的附着涡标度律;讨论了分解后壁湍流运动统计特性的雷诺数效应,给出了内区湍流运动达到雷诺数无关和出现外区湍流运动的2个临界雷诺数.

    壁湍流相干结构尺度分解标度律雷诺数效应内-外分解外区分解

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    PIV空间分辨率对湍流多点统计量测量的影响

    巩雪纯王封郗恒东徐海涛...
    44-57页
    查看更多>>摘要：粒子图像测速(Particle Image Velocimetry,PIV),尤其是平面PIV,因其技术成熟且能提供瞬时流场,被广泛应用于湍流统计特性实验研究.PIV测量的空间分辨率(实验测量中所能解析的最小流场尺度,由图像处理时问询域窗口大小决定)不能准确分辨湍流中的小尺度运动,导致PIV测量获得的湍流多点统计量的定量信息(如速度结构函数、湍流耗散率等)包含一定误差.为定量分析这一误差,本文采用空间滤波模型模拟PIV测量对单点速度矢量的作用,进而推导出PIV测得的速度结构函数及湍流耗散率随滤波尺度的变化规律.为检验该模型,通过模拟示踪粒子在基于均匀各向同性湍流直接数值模拟(DNS)得到的湍流速度场中的运动及PIV系统对其的成像,获得了计算合成的PIV粒子图像,采用标准PIV算法对该图像进行处理,获得了速度场并计算得到了相关的湍流统计量,将其与基于真实DNS数据计算得到的统计量对比,获得了定量的误差信息,并与模型的预测结果进行了对比.研究结果表明:本文建立的模型反映了PIV测量中空间分辨率对湍流统计量的影响.在冯·卡门旋流系统产生的近似均匀各向同性流场中进行了平面PIV测量,针对测量得到的速度结构函数与K41理论结果的误差,采用基于本文模型得到的结论进行了分析与校正.本文工作为PIV测量得到的湍流统计量(尤其是小尺度多点统计量)给出了一个基于理论指导的修正方案.

    平面PIV测量误差分析空间滤波速度结构函数湍流耗散率

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    湍流边界层大尺度结构迁移特性研究

    郑皓匀范子椰程肖岐姜楠...
    58-65页
    查看更多>>摘要：基于流向阵列的高时间分辨率粒子图像测速(TR-PIV)数据库,使用尺度分解和时空相关方法研究了不同类型湍流结构的迁移特性.使用离散小波变换对流向脉动速度进行流向空间分解,发现存在含能最集中的尺度;使用空间条件相位平均方法验证了不同小波系数代表的湍流结构;基于这些小波系数,使用时空互相关方法,得到相关系数随时间延迟的变化曲线,得到不同结构的迁移速度剖面,发现在尾迹区,不同湍流结构的迁移速度与平均速度基本一致,而在对数律区及以下,最大含能尺度结构的迁移速度高于平均速度,且不同结构的迁移速度也不同,随着雷诺数增大,其差值有所区别,但是大小关系未变.

    湍流边界层粒子图像测速小波变换迁移速度

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    壁湍流摩阻时空信号无接触测量实验研究

    陈纪仲田海平丁俊飞马国祯...
    66-74页
    查看更多>>摘要：壁湍流摩擦阻力的产生机理与实验测量是壁湍流基础研究中的重要课题,关系到流动减阻发展和工程技术变革.在壁湍流复杂相干结构迁移演化过程中,会引起内外区强烈的动量交换,使黏性底层速度梯度呈现时空变化,即局部摩擦阻力与相干结构迁移演化呈现时空关联特性.目前鲜有实验测量技术能同时对摩擦阻力时空信号及与其关联的湍流结构发展演化过程进行精准、同步的测量.作为一种无接触的流场测量方法,PIV在摩擦阻力测量方面不断被寄予厚望.本文基于高时空分辨率2D2C TRPIV时序流场的粒子图像数据,开发了一种可调时空分辨率互相关算法(Adjustable Spatio-Temporal Resolution Cross Correlation,ASTRCC).利用该算法计算了具有高时空分辨率的壁面摩擦阻力,探究了摩擦阻力的空间波动性与时间延迟性,并从时空演化角度探索了壁湍流相干结构与局部流场摩擦阻力的时空关联特性,验证了该算法的正确性.

    壁面摩擦阻力时空演化湍流相干结构粒子图像测速可调时空分辨率互相关算法

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    分流板对圆柱绕流湍流结构演化影响的实验研究

    周建康邱翔王伯福周全...
    75-89页
    查看更多>>摘要：采用粒子图像测速(Particle Image Velocimetry,PIV)技术实验研究了带分流板的圆柱绕流流动特性,分析了分流板对圆柱绕流湍流结构演化特性的影响.雷诺数为3.9×103,分流板长度L与圆柱直径D之比L/D为0～2.50.实验结果表明,随着L/D从 0增大至 1.00,圆柱后方回流区长度和回流区面积显著增大;当L/D＞1.00时,L/D对圆柱后方回流特性的影响较小.分流板影响圆柱绕流湍流结构的演化特性:当L/D＜1.00时,分流板抑制尾涡脱落,斯特劳哈尔数Sr减小,L/D从0增大至1.00,Sr减小了26.34%.此外,圆柱尾涡在分流板后缘诱导形成旋转方向相反的二次涡,二次涡沿分流板向上游运动.1.00≤L/D＜2.00时,分流板作用于圆柱尾涡,尾涡发生破碎,形成一些小尺度尾涡.L/D≥2.00时,尾涡附着于分流板上,二次涡主要分布于圆柱后方.随着L/D增大,分流板减小了圆柱后方的湍流脉动强度.

    圆柱绕流分流板尾涡二次涡粒子图像测速

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    被动标量湍流混合的实验研究方法与进展

    李慧鑫徐多
    90-103页
    查看更多>>摘要：湍流混合与日常生活和工程应用息息相关,研究湍流混合对湍流理论及湍流燃烧、化学工程等重要领域具有重要意义.在湍流混合的实验研究方面,传感器技术和非接触式(光学)测量技术的发展促进了人们对湍流混合多尺度、非线性过程的深入研究和机理认知.本文介绍了标量场湍流混合实验中较为常用的瑞利散射技术和激光诱导荧光技术,着重讨论了提高后者空间测量分辨率的方法,可为湍流混合的二维高分辨率精细化测量提供思路.另外,从实验测量角度对小尺度混合的标度律(黏性-对流区)、标量场的概率密度函数和标量场混合界面的分形维数等方面进行了介绍,旨在结合被动标量湍流混合基础理论简要介绍相关实验研究方法与进展.

    湍流混合被动标量场标度律概率密度函数分形维数

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    弧形涡流发生器对湍流相干结构及强化换热的影响

    管新蕾孙小姣王维王利军...
    104-112页
    查看更多>>摘要：涡流发生器是一种常见的被动强化换热元件,因高性价比而受到广泛应用.本文针对带有弧形涡流发生器的方形管道,采用高时间分辨率粒子图像测速(Time-Resolved Particle Image Velocimetry,TRPIV)技术和大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)方法,研究了涡流发生器诱导的湍流相干结构特征及其对涡流发生器强化换热的影响.实验分析表明,湍流特征量统计图捕捉到了发卡涡涡腿和低速条带的印记.利用涡旋辨识准则提取了发卡涡和反向旋转的准流向涡对(Counter-rotating quasi-streamwise Vortices Pair,CVP),两者在弧形涡流发生器诱导的流场中共存且相互作用,随着涡旋结构演变与发展,其展向尺度不断增大.为研究湍流相干结构与强化换热的关系,通过数值模拟分析了湍流相干结构与温度梯度的空间分布情况,发现两者的分布具有良好的区域一致性,反映了湍流相干结构对强化换热的影响与控制.对比安装弧形涡流发生器前后的壁面平均努塞尔数,发现平均努塞尔数大幅提升,最大提升20%左右,且其沿流向的变化趋势与湍流相干结构的发展演化一致.

    弧形涡流发生器湍流相干结构温度梯度强化换热

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