圆柱绕流涡系演变的dpiv测试-空气动力学学报.pdf

第 卷 第 期 空 气 动 力 学 学 报 ， ! # $% ’! (% ’# 年 月 !#! !$%’()!*+! ,+)+! ， !! )! *+, ’ !! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 文章编号： （ ） !-./).!- !! #/012/2 圆柱绕流涡系演变的’-+. 测试 ) ) ) ! 张 玮 ，王 元 ，徐 忠 ，金 文 （ 西安交通大学流体机械研究所，西安， ； 西安航空技术高等专科学校 西安， ） )’ 1)#2 ! ’ 1)11 摘 要：利用数字式34$ 技术在阵风环境风洞中对 ! 5 - 时的圆柱绕流进行测量，给出了 圆柱后! ’! 倍直径、圆柱两侧各一倍直径的区域内一系列瞬态的速度矢量场、涡量场和流线 图。根据可视化图像和量化结果，着重分析了该区域的涡系结构和一个拟周期内旋涡的发展 演化过程。 关键词： ；圆柱绕流；涡系演变；拟周期 *34$ 中图分类号： ； 文献标识码： $!))’1 60-1 ’- 7 / 引 言 圆柱绕流是一个典型的流体力学问题，以圆柱绕流为代表的钝体绕流已成为流体力 学的一个研究分支。人们之所以对其研究的热情经久不衰，是由于其中很多重要的流动 机理至今仍不清楚。长期以来，由于测试手段的局限，对圆柱绕流的研究主要集中在升力 系数、阻力系数等直接与压力有关的测量，或者是利用897: ;*$ 进行的单点速度测量， 对圆柱后旋涡结构和演化过程的研究则多依赖于定性化的流动显示技术。早在 )2!1 年， 3=?@ 使用铝粉对 ! A # 时圆柱绕流的定常流动进行了流动显示，后来又给出了圆柱由 ［］ 静止启动到恒定速度条件下其周围流动发展的不同阶段的流线 ) 二维 （ ）技术是在流动显示的基础上发展起来的一种光学 34$ 3=@B,+ 4C=D+ $+%,BC+@E 测量技术，它突破了单点测量的限制，能够直接获得流动中某一瞬时的两维速度场，因而 特别适合于研究流动的非定常发展过程。二维34$ 技术可靠的测量精度和高效已经取得 公认，目前广泛应用于各种流动测量中，它的出现也为圆柱绕流的深入研究提供了有力的 ［］ 技术支持。FGB% ! 利用互相关数字式34$ 技术对圆柱绕流进行了测试，就垂直于圆柱轴 ［］ 线的平面和经圆柱轴线沿流向的平面上的瞬时速度场、涡量场展开了讨论； 0 则采 HI,J+ 用 技术和片光逐面扫描的方法对短圆柱启动时的三维湍流流动进行了研究； 34$ K%,JL+ ［］ # * 和;B F M 等 测量了