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壁湍流标度律与流动结构实验分析-云南大学学报
云南大学学报(自然科学版),2015,37(6):837~844 DOI:10.7540/j.ynu
Journal of Yunnan University
壁湍流标度律与流动结构实验分析∗
1 2
张 珂 ,胡新丽
(1.安徽广播电视大学城建学院,安徽 合肥 230001;2.中国地质大学(武汉)工程学院,湖北 武汉 430074)
摘要:标度律是研究湍流统计和湍流级串的重要工具,文中应用PIV 系统的分辨率较高和帧率较高的特
=
点,对在动量损失厚度雷诺数Re 2694时实验区域的脉动速度数值进行测量,利用统计学和小波分析的方法θ
对SL标度律的间歇参数和最奇异标度指数进行拟合分析.从结果中可看出,SL标度律的间歇参数并不是一个
固定的数值,而是和尺度的大小及壁面位置有关;SL标度律的另一个参数最奇异标度指数是随着壁面距离和
尺度的增大趋于稳定,在大尺度上与壁面的距离无关.小波分析重构前后的流动图案显示也验证了湍流的级串
过程及标度律运算的正确性.
关键词:标度律;最奇异标度指数;间歇参数;湍流边界层
- - -
中图分类号:O357 文献标志码:A 文章编号:0258 7971(2015)06 0837 08
[1]
近年来与流动相关的自然灾害不断发生,像泥石流,水库滑坡,边坡稳定 等问题不断出现,造成了
[2]
巨大的危害,而这些问题都和湍流密切相关.湍流又称紊流 ,是普遍存在于自然界中的一种随流速不同
而变化多端的流动现象,同时这种流动状态也给工程技术带来了很多困扰;目前,许多相关领域的学者在
研究分析湍流的性质和运动规律,从而寻求应对现实工程中遇到的湍流问题的方法.而近壁面处湍流的能
量占据了总湍流的大部分,对整个湍流的发生和维持起重大的作用,因而对近壁面湍流的研究至关重要.
近年壁湍流研究的热点主要是对其标度律的研究,通过对壁湍流标度律的研究,可以了解湍流的一些特
性,进而对湍流的发生、发展及维持有更深的认识,为水库滑坡,边坡稳定等问题的分析提供一些帮助.
[3]
一般认为,标度律 (也叫尺度律)是在全尺度空间和时间中,利用统计相似性的原理,对所有尺度的
湍流脉动量进行相似性统计.由于各项同性湍流的特殊性,它的标度律被分析得最为详尽.其中线性标度
[4]
律(K41标度律)是较早被研究提出的一种标度律,它是由俄罗斯著名的数学家Kolmogorov 在 1941年根
[5]
据局部各向同性假设而获得;奇异标度律 是由于Landau对K41标度律的结构函数的普适性存在疑问,
-
[6 7]
进而Kolmogorov对线性标度律进行修正研究获得;ESS标度律是意大利学者Benzi等 在 1993年通过
对圆柱尾流、自由射流进行测量后研究发现的;SL标度律是我国著名学者佘振苏和他的学生Leveque在
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