后向台阶湍流分离流动中的三维低频摆动研究

发布时间：2022-07-14 11:07

　　边界层的分离和再附存在于很多工程应用领域,并被广泛研究。由于剪切层的KH不稳定性,在流动分离后的初始部分剪切层内会自然卷起大尺度流动结构,这个过程与几乎不受下壁面影响的自由剪切层类似,通常被称之为剪切层模态（Shear Layer Mode）。剪切层结构沿着剪切层继续配对并融合,而其特征频率不断减小直到剪切层再附到壁面上。融合后的结构在附着区的运动过程被称之为台阶模态（Step Mode or Preferred Mode）。在分离区的中间区域有一个大尺度结构周期性的长大然后向下游脱落。大尺度结构的准周期性过程也被当作涡脱模态（Shedding Mode or Wake Mode）。部分研究认为大尺度结构的涡脱运动可能是由剪切层的整体低频摆动引起的,但没有给出任何证据来证明。本文使用实验方法对后向台阶流动中剪切层整体的非定常低频摆动与非定常涡脱运动之间的联系进行了研究。在台阶下游底板上沿流向安装了麦克风阵列测量壁面脉动压强,同时使用沿展向布置的单丝热线阵列在分离区域多个不同的位置对流场的速度进行同步测量。通过壁面脉动压强的POD分解发现,脉动压强的均方根值有超过70%是由平均再附点附近... 

【文章页数】：56 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 流动分离现象
    1.2 后向台阶流场介绍
    1.3 后向台阶的流动特性
    1.4 研究内容及主要工作
2 实验设备及测量方法介绍
    2.1 风洞
    2.2 初始实验条件
    2.3 壁面脉动压强测量
    2.4 热线风速仪
    2.5 烟线流动显示
3 实验结果与讨论
    3.1 壁面脉动压强
        3.1.1 脉动压强系数分布
        3.1.2 时间相关性
        3.1.3 脉动压强频谱
        3.1.4 脉动压强相干性
        3.1.5 压强的POD分解
    3.2 流场速度分布
        3.2.1 平均速度分布
        3.2.2 来流边界层状态
        3.2.3 脉动速度的频谱分析
        3.2.4 脉动速度的相干性
        3.2.5 脉动速度的相关系数
        3.2.6 脉动速度的展向POD分解
    3.3 压强模态和速度模态之间的相关系数
    3.4 流动显示
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]后台阶流动及其控制述评[J]. 胡如云,王亮,符松.  中国科学:物理学 力学 天文学. 2015(12)



本文编号：3661012