超声速湍流边界层密度场特性
本文选题:超声速 切入点:湍流边界层 出处:《物理学报》2017年02期 论文类型:期刊论文
【摘要】:本文采用基于纳米示踪平面激光散射技术的密度场测量方法,对Ma=3.0零压力梯度平板湍流边界层的密度场特性进行了实验研究,分析了边界层密度场的平均特性和脉动特性,并利用泰勒假设将空间信号转换为时域信号,对密度脉动的频谱特性进行了分析.研究发现,随着高度增加,边界层平均密度逐渐增大,但密度脉动仅在对数区内逐渐增大,在边界层外层却逐渐减小.密度脉动的概率密度函数在对数区内呈正态分布.从频谱特性可以发现,湍流边界层内部密度脉动具有丰富的脉动频率,最高达到MHz量级;在边界层近壁区和外层,密度脉动以低频分量为主;在对数区,高频分量与低频分量所占的比例基本相同.结合速度和密度同时测量发现,密度脉动与质量流量脉动在概率密度分布和频谱特性方面具有非常好的一致性,但与速度脉动相关性不大.超声速湍流边界层内部强烈密度脉动,及其与速度脉动的明显差别,是可压缩湍流边界层与不可压湍流边界层的显著区别之一.
[Abstract]:In this paper, the density field characteristics of the turbulent boundary layer of Ma=3.0 flat plate with zero pressure gradient are experimentally studied by using the density field measurement method based on nano-tracer plane laser scattering technique. The average and pulsating characteristics of the density field in the boundary layer are analyzed. The spectral characteristics of density pulsation are analyzed by using Taylor hypothesis to transform spatial signals into time domain signals. It is found that the average density of the boundary layer increases with the increase of height, but the density pulsation increases only in the logarithmic region. The probability density function of the density pulsation is normal distribution in the logarithmic region. From the spectrum characteristics, it can be found that the density pulsation in the turbulent boundary layer has abundant pulsation frequency, which reaches the MHz order of magnitude. In the near wall and outer layer of the boundary layer, the density pulsation is dominated by the low frequency component, and in the logarithmic region, the proportion of the high frequency component and the low frequency component is basically the same. Density pulsation and mass flow pulsation have very good consistency in probability density distribution and spectral characteristics, but have little correlation with velocity pulsation. It is one of the significant differences between compressible turbulent boundary layer and incompressible turbulent boundary layer.
【作者单位】: 国防科学技术大学航天科学与工程学院;
【基金】:国家自然科学基金(批准号:11302256)资助的课题~~
【分类号】:O357.5;O354.3
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 张东明,罗纪生,周恒;湍流边界层近壁区相干结构的动力学模型[J];中国科学G辑:物理学、力学、天文学;2003年01期
2 张东明,罗纪生,周恒;湍流边界层外区扰动激发近壁区相干结构的一种机制[J];应用数学和力学;2005年04期
3 陆昌根;戚琴娟;;壁面局部扰动激发湍流边界层近壁区相干结构的一种理论模式探讨[J];自然科学进展;2009年03期
4 沈露予;陆昌根;赵玲慧;;近壁湍流边界层相干结构形成的动力学分析[J];南京信息工程大学学报(自然科学版);2012年04期
5 吴国钏;湍流边界层分离的预计[J];力学学报;1979年03期
6 俎铁林;猝发与湍流边界层速度分布[J];气象;1984年03期
7 陈允文;跨音速湍流边界层的计算方法[J];工程热物理学报;1984年04期
8 许汝林;海-气交界面的湍流边界层[J];厦门大学学报(自然科学版);1984年04期
9 吴国钏,赖杰;轴对称湍流边界层接近分离时的特性[J];力学学报;1985年01期
10 温功碧,何筱毅,蒋俊,何青,吴望一;计算三维湍流边界层的积分反方法[J];空气动力学学报;1990年03期
相关会议论文 前10条
1 郝刚立;姜楠;;周期性壁面吹吸扰动在湍流边界层内的演化[A];现代数学和力学(MMM-XI):第十一届全国现代数学和力学学术会议论文集[C];2009年
2 王昕;姜楠;舒玮;;周期性人工扰动在湍流边界层沿法向的衰减[A];自然、工业与流动——第六届全国流体力学学术会议论文集[C];2001年
3 杨绍琼;田海平;李一凡;姜楠;;基于猝发事件的湍流边界层相干结构检测[A];第十三届全国实验力学学术会议论文摘要集[C];2012年
4 姜楠;;湍流边界层多尺度相干结构实验研究的最新进展[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(上)[C];2007年
5 赵萌;毛军;;高速列车湍流边界层特性分析[A];北京力学会第十六届学术年会论文集[C];2010年
6 姜楠;;湍流边界层相干结构研究五十年[A];第八届全国实验流体力学学术会议论文集[C];2010年
7 陈逖;孙明波;刘卫东;;可压缩湍流边界层大涡模拟计算初始化方法研究[A];第四届高超声速科技学术会议会议日程及摘要集[C];2011年
8 姜楠;杨绍琼;唐湛棋;管新蕾;;湍流边界层相干结构空间反对称形态[A];第十三届全国实验力学学术会议论文摘要集[C];2012年
9 谢华;姚惠之;王小庆;;湍流边界层脉动速度及脉动压力相关联的子波分析[A];第九届全国水动力学学术会议暨第二十二届全国水动力学研讨会论文集[C];2009年
10 毕志献;张占峰;;圆锥高超声速湍流边界层非对称转捩试验研究[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(上)[C];2007年
相关博士学位论文 前10条
1 王维;剪切湍流时空相关函数模型的PIV实验研究[D];天津大学;2015年
2 杨绍琼;壁湍流相干结构及其沟槽被动控制的PIV实验研究[D];天津大学;2015年
3 吴凡;湍流与颗粒相互作用的直接数值模拟研究[D];浙江大学;2016年
4 刘建华;人造发卡涡对湍流边界层相干结构的影响[D];天津大学;2009年
5 汪利;可压缩湍流边界层统计特性的直接数值模拟研究[D];中国科学技术大学;2011年
6 常跃峰;湍流边界层沟槽壁面减阻机理的实验研究[D];天津大学;2009年
7 王瑞新;湍流边界层多尺度相干结构的热线测量研究[D];天津大学;2013年
8 高小明;湍流边界层控制对流动及换热影响研究[D];天津大学;2014年
9 褚佑彪;激波干扰及超声速湍流边界层的数值模拟研究[D];中国科学技术大学;2013年
10 韦安阳;湍流边界层的直接数值模拟研究[D];浙江大学;2014年
相关硕士学位论文 前10条
1 郝刚立;周期性人工扰动在湍流边界层衰减和演化的实验研究[D];天津大学;2008年
2 李昱澎;基于等离子激励器诱发流向涡的湍流边界层主动控制减阻[D];哈尔滨工业大学;2014年
3 薛志亮;水平槽道冷态气固两相湍流边界层中颗粒分布及颗粒尾流特性的实验研究[D];浙江大学;2016年
4 成璐;微纳二级结构超疏水表面湍流减阻机理的TRPIV实验研究[D];天津大学;2014年
5 齐中阳;平板湍流边界层测量及脉冲射流执行器研发[D];哈尔滨工业大学;2014年
6 赵瑞杰;周期性吹吸扰动对湍流边界层相干结构影响的实验研究[D];天津大学;2007年
7 贾永霞;加入周期吹吸扰动的平板湍流边界层复涡黏模型实验研究[D];天津大学;2009年
8 田砚;壁面平行加热丝控制湍流边界层多尺度相干结构的实验研究[D];天津大学;2004年
9 刘建华;周期性抽吸扰动对湍流边界层多尺度相干结构影响的实验研究[D];天津大学;2005年
10 孙伟;周期性吹吸扰动对湍流边界层相干结构影响的实验研究[D];天津大学;2006年
,本文编号:1559725
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/lxlw/1559725.html