随机射流阵列生成可控均匀湍流

【作者】 吴国涛； 李亚星；

【机构】 浙江大学航空航天学院工程力学系；

【摘要】 随机射流阵列的运用是实验室中生成可控零平均流动湍流的主要方法之一。本工作复现并改进了已有的设计,在1*1*2立方米的水箱中实现了均匀湍流的稳定生成。具体的设计为,在箱体长边的两端对称布置两排8*8矩形水泵阵列,相邻水泵间距为10厘米,形成向中心喷射的随机射流。每个水泵由电磁继电器独立控制其开关时间、功率大小,在一定范围内实现对中心区域湍流强度的有效调控。通过二维粒子图像测速技术测量欧拉坐标下湍流速度场,进而获得两点相关性、能谱以及二阶结构函数等湍流统计量,实现了从Kolmogorov尺度到积分尺度范围内湍流特性的表征。在当前的实验参数调节范围内,本设备中产生的均匀湍流的泰勒雷诺数(Taylor-Reynolds number)范围为200-530;积分尺度与Kolmogorov尺度的比值最高可跨越3个数量级。观测到的均匀湍流区域的尺度远大于积分长度,在此区间内,能量级联能够自然发展。基于以上观察论证,该设备可以为系统性的湍流研究提供参数可控、运行稳定的实验平台。更多还原