超疏水表面对湍流边界层相干结构影响的TRPIV实验研究

摘要：

湍流边界层中的相干结构是壁面摩擦阻力的主要来源.通过研究超疏水壁面对相干结构的影响,揭示其减阻机理.利用高时间分辨率粒子图像测速技术(TRPIV),分别对流速为0.165m/s的亲水壁面和超疏水壁面平板湍流边界层进行测量,得到了2种壁面瞬时速度矢量场的大样本时间序列.通过对比分析2种壁面的平均速度剖面和湍流度,得到了5.39％的减阻效果.通过二维空间两点相关函数的方法定义并提取相干结构,对比得到超疏水壁面能够有效减小相干结构流向尺度的结论.进一步采用λci准则对发卡涡头进行识别,并以此为条件事件对其周围的脉动速度分布情况进行线性随机估计.结果表明:超疏水壁面能够有效削弱单个发卡涡头的强度,并且能够影响其周围发卡涡包结构的组织形式,整体减弱涡包下方近壁区低速流体质点的流向脉动,从而有效减小壁面摩擦阻力.

关键词：减阻、超疏水壁面、TRPIV、空间两点相关、线性随机估计

所属期刊栏目：33

分类号：O357.5;O357.4(流体力学)

资助基金：国家自然科学基金项目11732010,11572221 ,11872272,U1633109,11802195;国家重点研发计划项目2018YFC0705300

在线出版日期：2019-07-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：90-96