平板湍流边界层纵向速度梯度的实验研究

发布时间：2022-10-07 21:48

　　流动现象是自然界的常见的物理现象,流体作用在飞机、轮船以及汽车等运动的物体周围时形成边界层。表面摩擦阻力主要存在于湍流边界层中。对湍流边界层的结构和发生机理的研究,有助于控制湍流边界层,减少边界层的表面摩擦阻力,进而节约大量的能源损耗。平均湍动能耗散率是湍流中一个十分重要的物理量。平均湍动能耗散率在湍流模型的建立、发展及测试湍流理论可行性中扮演重要角色。湍流边界层粘性底层中,纵向速度梯度均方值（7）（8）2?u?y在平均湍动能耗散率?中占了80%的比重。因此,纵向速度梯度均方值常被人们用来估算湍流边界层近壁面耗散率的大小。平行热线探针能够相对精确的测量纵向速度梯度均方值。但是平行热线探针过于靠近会引起电磁噪音,其间距过大则会降低空间分辨率。因此选择合适的平行热线探针之间的测量间距成为了新的难题。本文使用变间距平行热线探针对平板湍流边界层中的纵向速度梯度进行测量,并研究平行热线的纵向间距对纵向速度梯度的影响以及找出平行热线探针测量纵向速度梯度的最佳间距范围。本文选择在边界层中的不同位置测量纵向速度梯度,平行热线探针的间距从0.2 mm变化到3.1 mm。利用流向和纵向速度梯度的均方值对平... 

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 研究的目的及意义
    1.2 国内外相关领域研究现状综述
        1.2.1 湍流边界层的发展
        1.2.2 边界层控制的研究现状
        1.2.3 湍流尺度理论的发展
        1.2.4 湍流耗散率的研究现状
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 实验方案设计
    2.1 引言
    2.2 实验设备
        2.2.1 风洞
        2.2.2 热线风速仪
    2.3 实验装置
        2.3.1 平板
        2.3.2 可变间距平行热线装置
    2.4 本章小结
第3章 湍流边界层纵向梯度的测量
    3.1 引言
    3.2 湍流边界层数据测量
    3.3 测量热线到壁面的距离
        3.3.1 全站仪测距的实验方案
        3.3.2 实验方案的验证
        3.3.3 全站仪测量结果
        3.3.4 线性区假设估算壁面位置
    3.4 湍流边界层速度测量结果的对比验证
        3.4.1 湍流边界层的参数
        3.4.2 速度型的对比
        3.4.3 速度均方根值的对比
        3.4.4 速度偏度的对比
    3.5 变间距实验的数据分析
        3.5.1 耗散尺度的估算
        3.5.2 纵向速度梯度随间距变化结果分析
        3.5.3 相关系数法估算纵向速度梯度结果分析
        3.5.4 流向速度梯度的结果分析
        3.5.5 用速度梯度重构耗散率的结果分析
        3.5.6 纵向速度梯度的能谱分析
    3.6 本章小结
第4章 湍流边界层振动减阻的实验研究
    4.1 引言
    4.2 振动减阻的实验装置
    4.3 振动减阻的实验数据分析
        4.3.1 表面摩擦阻力的测量
        4.3.2 边界层各统计量的分布
        4.3.3 纵向速度梯度分布
    4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3687476