首页> 中文学位 >平板湍流边界层主动控制及减阻机理实验研究
【6h】

平板湍流边界层主动控制及减阻机理实验研究

代理获取

目录

声明

字母注释表

第一章 绪论

1.1 湍流研究概述

1.2 壁湍流相干结构研究概述

1.3 子波分析与局部平均结构函数

1.4 湍流控制方法概述

1.5 本文工作

第二章 压电振子模型

2.1 压电振子理论模型

2.2 压电振子实际模型

第三章 实验仪器、装置与测量技术

3.1 实验仪器与实验装置

3.2 热线测速技术

第四章 单压电振子实验结果分析

4.1 实验工况设置

4.2 实验数据处理流程图

4.3 平均速度剖面

4.4 各工况减阻率

4.5 子波系数等值云图

4.6 能量随尺度分布与平均猝发周期检测

4.7 条件相位平均波形

第五章 双压电振子实验结果分析

5.1 双压电振子平板设计与实验工况设置

5.2 平均速度剖面与减阻率

5.3 子波系数等值云图

5.4 能量随尺度分布

5.5 条件相位平均波形

第六章 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢

展开▼

摘要

本文在建立压电振子主动控制系统的基础上,应用热线测速技术,对风洞中施加主动控制的平板湍流边界层相干结构及减阻机理进行实验研究。
  利用安装在壁面上的单压电振子和双压电振子周期振荡,采用开环主动控制方案,实现了对平板湍流边界层相干结构猝发的主动控制和壁湍流减阻。根据不同的输入电压幅值和频率,完成了十种工况的单压电振子实验;双压电振子实验则分为同步工况和异步工况。在压电振子下游2 mm处,用IFA300热线风速仪和边界层单丝热线探针,以高于对应最小湍流时间尺度的分辨率精细测量了施加压电振子主动控制前后的平板湍流边界层中不同法向位置的瞬时流向速度分量的时间序列信号。分析了压电振子振动对湍流边界层平均速度剖面、壁面摩擦速度、摩擦切应力和摩擦系数的影响。用子波分析对湍流脉动速度信号进行多尺度分解,用自相关法确定了不同尺度湍流结构的时间尺度。利用基于局部平均结构函数的分尺度平坦因子方法检测平板湍流边界层中的多尺度相干结构。提取了湍流边界层不同法向位置多尺度相干结构的条件相位平均波形,研究了多尺度相干结构猝发的动力学过程。
  实验结果表明,施加控制的工况使平均速度剖面对数律层上移,黏性底层增厚,产生减阻效果;压电振子振幅越大,减阻率越高,减阻效果越明显;当压电振子振动频率与壁湍流能量最大尺度的猝发频率相近时,减阻率达到最大,为25%,说明控制壁湍流能量最大尺度相干结构的猝发是实现壁湍流减阻的关键;通过对比相干结构猝发的流向速度分量条件相位平均波形,发现施加控制的工况中相干结构猝发流向速度分量的波形幅值明显降低,且流向速度在扫掠后期高速阶段迅速衰减,缩短了高速流体的下扫过程,说明压电振子的振动能抑制相干结构的高速流体下扫过程,减弱高速流体与壁面的强烈剪切过程,并使近壁区域相干结构的振幅显著减弱,迁移速度加快,从而减小壁面摩擦阻力。

著录项

相似文献

  • 中文文献
  • 外文文献
  • 专利
代理获取

客服邮箱:kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备:11010802029741号 ICP备案号:京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有
  • 客服微信

  • 服务号