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本文采用热线测速技术,利用多尺度子波分析方法和互相关技术,对风洞中平板湍流边界层多尺度相干结构动力学的复涡黏性模型分别在不施加扰动、在外区安放圆柱对边界层施加卡门涡街扰动及在内区安放圆柱对边界层施加卡门涡街扰动的三种情况下进行了实验测量研究。
在三种不同情况下,使用IFA-300恒温热线风速仪、双平行丝热线探针测量得到平板湍流边界层内不同法向位置法向间距为Imm的两组瞬时流向速度的时间序列信号,经差分计算得到流向速度的法向变形率的时间序列信号;使用X形双丝热线探针测量得到瞬时流向速度、法向速度的时间序列信号。
在三种不同情况下,使用双平行丝热线探针测量得到不同法向位置流向间距为1mm的两组瞬时流向速度时间序列信号,经差分计算得到流向速度的流向变形率时间序列信号。
用多尺度子波分析方法对湍流脉动速度信号进行多尺度分解,用自相关方法确定不同尺度湍涡结构的时间尺度,用流向速度分量信号的多尺度子波系数作为特征量检测平板湍流边界层多尺度相干结构,用条件采样方法分离出湍流边界层流向速度多尺度相干结构成分及非相干结构成分,用条件相位平均技术提取非相干结构成分对相干结构贡献的雷诺应力分量r12和r11的件相位平均波形,多尺度相干结构流向速度的法向变形率和流向变形率的条件相位平均波形。
用互相关技术计算三种不同情况下平板湍流边界层不同法向位置多尺度相干结构猝发时非相干结构成分对相干结构贡献的雷诺应力分量r12与相干结构流向速度法向变形率之间的相位差,计算非相干结构成分对相干结构贡献的雷诺应力分量r11与流向速度流向变形率之间的相位差,为建立更加符合流动实际的湍流边界层复涡黏性模型提供了实验依据。