Экспериментальное исследование тонких сдвиговых слоев в турбулентных течениях

• Автор: Сёмин, Николай Валентинович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 100 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

ГЛАВА 1. Обзор литературы

1.1. Вводные рассуждения

1.2. Захват жидкости турбулентным потоком

1.3. Структура турбулентного пограничного слоя

1.4. Переход смешения

1.5. Условие скачка на суперслое

1.6. Заключение

ГЛАВА 2. Экспериментальные установки и методы исследования

2.1. Экспериментальная процедура в турбулентном пограничном слое без градиента давления
2.2. Экспериментальная процедура в турбулентной струе
2.2.1. Визуализация течения
2.2.2. Общая характеристика течения турбулентной струи при помощи 2Б РІУ
2.2.3. Исследование турбулентной/нетурбулентной границы в турбулентной струе при помощи ТРІУ
ГЛАВА 3. Усредненные характеристики течения
3.1. Усредненные характеристики течения в турбулентном пограничном слое без градиента давления
3.2. Усредненные характеристики течения в турбулентной струе
3.3. Дополнительные наборы экспериментальных данных
3.4. Качество ТРІУ измерений завихренности
ГЛАВА 4. Исследование турбулентной/нетурбулентной границы

4.1. Определение турбулентной/нетурбулентной границы
4.2. Условно-усредненная статистика и проверка предсказания
4.3. Промежуточные выводы
4.4. Сравнение внешней структуры сдвиговых турбулентных течений со свободной поверхностью
Заключение
Литература

СПИСОК ПРИНЯТЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ПС — пограничный слой,
ЛПС — ламинарный пограничный слой,
ТПС — турбулентный пограничный слой,
ТПС БГД — турбулентный пограничный слой без градиента давления, ТС — турбулентная струя,
ТСд — турбулентный след,
PIV — particle image velocimetry,
PTV — particle tracking velocimetry,
TPIV — tomographic particle image velocimetry (техника томографического измерения скорости),
LDA — laser doppler anemometry (лазерная доплеровская анемометрия), DNS — direct numerical simulation (прямое численное решение уравнения Навье-Стокса)
Т/НТ граница — турбулентная/нетурбулентная граница,
JICC — ламинарный суперслой,
и — кинематическая вязкость,
г]к — колмогоровский масштаб турбулентности,
Ат — тэйлоровский масштаб турбулентности,
(U,u), (V,v), (W,w) — проекции мгновенных и флуктуирующих компонент скорости на оси декартовых координат Ox, Оу, Oz, соответственно, (Пх, шх), (Пу,и>у), (Пг,шу) — проекции мгновенных и флуктуирующих компонент завихренности на оси декартовых координат Ох, Оу, Oz, соответственно,
At — задержка времени между двумя кадрами в PIV измерениях,
Ах, Ay, Az — шаги дискретизации векторных полей вдоль осей декартовых координат Ох, Оу, Oz, соответственно,
0.5 ~~ полуширина на полувысоте среднего профиля скорости в турбулентной струе,

Рис. 1.9. (а) Пример мгновенных сглаженных инфлекционных профилей скорости в переходном и полностью развитом ПС [49]. (Ь) Зоны постоянного импульса в ТПС при Reg = 2370 разделены друг от друга тонкими сдвиговыми слоями. Показаны мгновенные профили скорости, (с) Пример структуры продольной компоненты скорости из PIV измерений в ТПС при Ree fts 7000 [50], на основании которых было сделано заключение о существовании зон постоянного импульса.
переходным и развитым турбулентным ПС [49]. Аналогия основывалась на параллели между наблюдаемыми в двух случаях системами вихрей, в первую очередь - вихрей по потоку. Они отмечали сходство мгновенных профилей скорости в двух режимах. Характерной особенностью данных графиков является наличие перегибов, как показано на рис.1.9(a). Если нормализовать и построить профили по внутренним переменным, то, как и в переходном, так и в развитом ПС перегибы приходятся на примерно одни и те же интервалы, что, согласно авторам, только подчеркивает аналогию. В простом виде