壁湍流周期性吹吸减阻的实验研究

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1、万方数据第30卷第12期2009年12月Vol-30No．12Dec．2009doi：10．3969／j．issn．1006—7043．2009．12．005壁湍流周期性吹吸减阻的实验研究田砚1，刘薇2，姜楠1，田君3(1．天津大学天津市现代工程力学重点实验室天津300072；2．中国民航大学空中交通管理学院，天津300300；3．天津城市职业学院机电与信息工程系，天津300250)摘要：为了研究局部周期性吹吸小扰动对湍流边界层的影响和湍流相干结构减阻控制机理，用实验方法研究了局部周期性吹吸小扰动

2、与湍流边界层的相互作用．采用热线测速技术精细测量了施加吹扰动前后平板湍流边界层不同法向位置的流向、法向和展向速度分量的时间序列信号；通过测量扰动源下游近擘区域平均速度剖面的变化，发现在扰动下游一定空间范围内，粘性底层增厚和壁面减阻；通过对湍流度变化的分析，发现扰动影响猝发的发生；此外通过对展向平均涡量变化的分析发现，在扰动下游形成了2个定常的、强度相似的、大尺度的展向涡，它们起到流体滚动轴承的作用，减小了壁面摩擦阻力．关键词：壁湍流；湍流边界层；局部周期性扰动；吹吸；减阻中图分类号：0357文献标

3、识码：A文章编号：1006-7043(2009)12—1366-08Dragreductionbyperiodicpressure／suctionperturbationsofwallturbulenceTIANYanl，LIUWei2，JIANGNanl，TIANJun3(1．TianjinKeyLaboratoryofModemEngineeringMechanics，TianjinUniversity，Tianjin300072，China；2．AirTrafficManagementCol

4、lege，CivilAviationUniversityofChina，Tianjin300300，China；3．DepartmentofMechatronicsandInformationEngineering，TianjinCityVocationalCollege，Tianjin300250，China)Abstract：Inordertoinvestigatetheeffectoflocalperiodicpressure／suctionperturbationsonturbulentb

5、oundarylayersandthedragreductionmechanismofcoherentstructuresinturbulentflows，experimentalresearchwascal'-riedouttoinvestigatetheinteractionbetweenlocalperiodicpressure／suctionperturbationsandtheturbulentbound-arylayer．Hot—wireanemometrywasusedtomeasu

6、rethetimesequencesignalsofinstantaneouslongitudinal，nor-malandtransversevelocitycomponentsatdifferentverticallocationsoveraflatplate，beforeandafterlocalperiodicpressure／suctionperturbationswereintroducedintotheturbulentboundarylayer．Bymeasuringthemean

7、velocityprofilesofdownstreamperturbationsinthenearwallregion．itwasfoundthatspecialregionsexistdownstreamfromthespanwiseslotwheretheviscoussub—layertendstobecomethickandsurfacefrictionhasbeenreduced．Varia—tionofturbulenceintensityimpliesthattheperturba

8、tioninfluencedtheoccurrenceofaburstevent．Throughthea—nalysisofvariationofthemeanspanwisevorticitycomponent，twosteady，large-scalespanwisevortexeswithsimilarstrengthhavebeenfoundinthedownstreamregionafterintroducingpressure／suctionperiodicpertur