多尺度绊线诱导壁湍流的实验研究

【作者】 李振青； 陈乐天； 唐湛棋； 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；

【摘要】 为了探究绊线结构对下游壁湍流生成特性的影响,本工作设计了多分形结构的壁面绊线,针对其诱导的壁湍流开展了实验研究。利用粒子图像测速技术,获得了绊线下游时/空速度矢量场数据,着重研究了多尺度湍流结构的生成和演化特性。基于模态分解方法对流场进行分析,识别了涡旋脱离的主导频率及其空间结构,揭示了多分形绊线与多尺度流动结构之间的联系。观察到绊线的存在以及形状的不同影响了流场的能量分布,特别是在高频区域,能量谱显示出明显的峰值。通过对不同形状的绊线进行系统比较,发现相似多尺度绊线诱导出空间相位叠加的多尺度涡旋结构,并进一步演化成为湍流边界层中的典型相干结构,从而证实了通过设计前缘绊线能够实现特定壁湍流产生的可行性。更多还原