一、INTERACTION BETWEEN COHERENT STRUCTURES IN WALL REGION OF A TURBULENT BOUNDARY LAYER（论文文献综述）
郭舒宇[1]（2021）在《基于EMMS原理的双涡介尺度湍流模型及应用》文中研究指明湍流被认为是经典物理留下的世纪性难题,在计算流体力学领域如何准确预测流体从层流至湍流的转捩过程依旧是重大挑战之一。湍流统计理论和层次结构理论对湍流多尺度结构进行了物理表达,实验和数值研究也显示出流动结构对于湍流产生以及转捩过程的重要性。单涡能量最小多尺度（Energy Minimization Multi-scale,EMMS）湍流模型利用湍流稳定性条件、涡团成分流体的动力学方程以及系统动量、质量守恒方程一起求解得到湍流局部结构物理量,该模型视单相湍流由层流流体成分和涡团流体成分组成,通过涡团体积分数表征湍流的非均匀结构,改进了雷诺平均方法模拟湍流的精度。本文在单涡EMMS湍流模型基础上,进一步考虑大尺度涡和小尺度涡共同控制,建立和发展以介科学为基础的双涡介尺度湍流模型,实现层湍转捩问题成功预测,具体研究工作如下:（1）对基于EMMS原理探究湍流的相关工作进行系统回顾和整理,概述当前湍流转捩的理论、实验、数值研究进展,以及工程预测中的常用湍流转捩模型,分析湍流中多尺度结构及湍流统计理论和层次结构理论中蕴含的尺度划分和结构分层构思,阐述湍流中的相干结构和转捩中的涡结构变化的唯象认识,并利用湍流中的多尺度结构分析引出涡团介尺度结构对于建立湍流模型的启发作用。（2）利用多尺度结构分析将湍流体系划分为非湍流成分流体和以双涡结构为特征的湍流成分流体,依据动力学方程和能耗率表达式建立双涡EMMS湍流模型,并利用层流和完全湍流下分别对应的两个能耗率极值条件在竞争中协调的作用原理构建适合层湍转捩问题的极值条件封闭模型。（3）求解双涡EMMS湍流模型并分析求解得到的湍流非均匀结构物理量,考察不同极值条件下的模型求解结果,并阐明构建的极值条件对于描述湍流转捩问题的有效性,对双涡EMMS湍流模型参数的物理含义进行拓展与探究。（4）根据双涡EMMS湍流模型的计算结果拟合得到湍流涡团体积分数代数表达式,利用该表达式改进k-ωSST模型,依据转捩机理构建计算层湍转捩过程的新湍流模型,利用层湍转捩等算例验证新湍流转捩模型,并对模型未来改进方向进行了展望。
周建康[2]（2021）在《近壁面圆柱绕流的流场特性和涡演化特性的实验研究》文中研究表明近壁面圆柱绕流现象广泛存在自然界和工程应用中,研究其流场特性和涡结构演化特性具有广泛的工程应用背景和较强的理论意义。本文采用粒子图像测速技术（Particle Image Velocity,PIV）对近壁面圆柱绕流流场进行测量,通过本征正交分解（Proper Orthogonal Decomposition,POD）和λci涡识别等分析方法,研究了近壁面圆柱绕流流场特性和涡演化特性。得到的主要结论如下:（1）实验研究间隙比对层流边界层上近壁面圆柱绕流圆柱尾涡的影响。开展雷诺数为Re=1500、间隙比为G?D=0～2.5的近壁面圆柱绕流PIV实验测量。随着间隙比增大,圆柱上、下剪切层不断拉伸和卷曲,形成上、下尾涡结构,同时圆柱尾涡的脱落逐渐沿着圆柱中心线对称分布。间隙比会影响圆柱尾涡脱落频率,当间隙比从G/D=2.5减小到G/D=0.25,由于间隙流动的偏转影响,对应的斯特劳哈尔数（Strouhal number,St）从St=0.192增加到St=0.369,圆柱尾涡脱落频率增加了92%。（2）实验研究间隙比对层流边界层上近壁面圆柱绕流涡结构演化的影响。当G?D≤0.25时,圆柱下尾涡的形成受到抑制,圆柱上剪切层的拉伸和卷曲形成尾涡结构。当0.25<G?D≤0.5时,圆柱下剪切层和壁面边界层存在“耦合”作用,圆柱下剪切层会诱导壁面边界层发生分离,分离的边界层失稳、卷曲形成顺时针旋转的二次涡。在G/D=0.5时,二次涡在对流过程中会和圆柱上尾涡发生涡合并现象。当0.5<G?D≤2时,圆柱下尾涡作用于二次涡,下尾涡会对二次涡提供向上的诱导作用,二次涡跟随下尾涡向下游对流。当?>2时,圆柱尾涡对壁面边界层的影响减小,流动类似于单个圆柱的绕流流动。（3）实验研究了近壁面圆柱绕流和湍流边界层的相互作用。首先分析了无圆柱影响时雷诺数为Reτ=327的平板湍流边界层的流场特性,POD揭示了湍流边界层内高速流体的下扫运动Q4事件和低速流体的上抛运动Q2事件。最后开展了在湍流边界层内放置圆柱的流场PIV实验,考虑间隙比为G/D=0.5、G/D=1和G/D=2的流场特性和涡演化特性。随着间隙比增大,圆柱后方的雷诺应力和湍动能增强。在大间隙比时,壁面对圆柱尾涡的影响减小,圆柱尾涡的脱落逐渐沿着圆柱中心线对称分布。圆柱下尾涡诱导壁面剪切层产生二次涡结构,二次涡会跟随下尾涡向下游对流。
周志奇[3]（2021）在《横向方柱绕流湍流场研究》文中进行了进一步梳理近壁方柱绕流现象不仅广泛存在于日常生活,而且在土木、化工、机械等领域均有广泛的应用。研究方柱绕流不仅因为其应用广泛,还在于其流动的分离、在附、漩涡脱落等现象在壁面的影响下所表现出的复杂特性具有很强的理论意义和学术价值。本文采用风洞试验及数值模拟对方柱后流动特性及边界层中流动结构进行了细致的研究。主要内容如下:首先采用PIV技术对不同间隙比（G/D=0,0.3,0.5,0.8,1.0,G为方柱与壁面间距,D为方柱截面尺寸,D=10mm）下方柱尾迹区域进行测量,其中摩阻雷诺数（ReD=U0 D/μ,μ为运动粘性系数）为1900,边界层厚度（δ）与方柱截面尺寸比值（δ/D）为18。通过对时均速度场、脉动场、涡量场等分析,阐释了不同间隙下壁面对方柱后流动形态、运动变化和发展演化过程的影响。发现回流区尺寸随着间隙增加逐渐趋于稳定,方柱对壁面流动的影响逐渐减小,在不同间隙比下,壁面附近均存在着由壁面产生的涡结构。通过空间相关及POD模态分解揭示了方柱对湍流边界层中流动结构的影响,发现在不同的间隙比下,流场中能量运输的承担者不同,阶数越低所占能量比率越高。其次,运用热线技术,对两种不同截面尺寸（D=5mm,D=10mm）方柱后x=2D位置不同高度处速度进行测量,发现5mm（δ/D=36）方柱涡脱落频率大于10mm（δ/D=18）方柱,对比已有更大边界层厚度与方柱截面尺寸比值（δ/D）下方柱涡脱落频率实验观测结果,发现涡脱落频率受δ/D的影响。最后运用Fluent软件模拟通过改变方柱尺寸（D=5mm,10mm,15mm,20mm）的情况下研究不同雷诺数（ReD=U0 D/μ=950,1900,2850,3800）在不同间隙下（G/D=0.3,1.0）近壁方柱尾部流动特征。发现模拟结果中涡脱落频率明显大于实验结果,所以,涡脱落频率可能受雷诺数、边界层厚度与方柱截面尺寸比值和湍流强度的影响,升阻力系数也受雷诺数影响。
王旭[4]（2020）在《压力梯度作用下超声速湍流边界层的直接数值模拟》文中进行了进一步梳理本文主要以直接数值模拟为研究手段,针对压力梯度作用下超声速湍流边界层的相干结构演化规律,三维流场组织结构以及湍流统计特性开展了深入而系统的研究。特别是采用“分而治之”的研究思路,将壁面曲率效应与压力梯度解耦开来,既分别研究了单纯平板超声速湍流边界层在逆压梯度（APG）和顺压梯度（FPG）作用下湍流结构及统计特性的响应规律,同时还将相同压力分布条件下曲率壁面耦合的压力梯度效应与单纯压力梯度效应进行了比较分析。与零压力梯度（ZPG）边界层相比,由于逆压力梯度的存在,近壁条带结构更容易形成具有较大展向尺度的团状结构。增强的大尺度结构（LSMs）是体积压缩作用下外边界层的典型流动结构。结果表明,Q4事件在近壁区占主导地位,Q2事件在边界层的其余部分占主导地位。由于压缩波的存在,斜压性在近壁速度条带及边界层外层大尺度结构的形成中起着重要的作用,同时也是平板逆压力梯度边界层中内外层流体交互运动的主要驱动力。凹曲率壁面中,类G（?）rtler涡的生成是其流场的主要特点。该结构扭曲了局部密度梯度并与凹曲率壁面压缩效应相互作用产生斜压扭矩,导致边界层外层产生大量的小尺度涡,代表凹壁面上局部湍流的放大。凹曲率壁面边界层的内部区域似乎受G（?）rtler不稳定性的影响很小,并主要通过体积压缩所致斜压效应获得相对平缓的湍流放大。即使没有壁面曲率的存在,湍流结构对顺压力梯度效应和伴随的体积膨胀的响应也表现出典型的分层化（内层和外层）特性。近壁条带结构在展向上间距增大,流向上尺度拉长。外层高速流体比近壁低速流体远离壁面的速度要高得多,因此来自近壁区的低速流体和近壁不稳定性无法进一步传播到最外层边界层。相应地,在边界层内,特别是在外层,抑制了相邻条带结构的纠缠,进一步减小了小尺度运动。与顺压力梯度平板边界层相比,凸曲壁流动的展向条带间距更大。沿壁面法线方向的湍动能分布和能量平衡也呈现出了明显的双层结构。在外层,湍流脉动沿着曲壁被持续抑制。与外层相比,内层湍流更快地得到恢复,生成项与耗散项也最终形成新的近似局部平衡。分析发现,双层结构是由于体积膨胀和离心效应限制了内层与外层以及外层与主流之间的质量和动量交换,而内层湍流水平恢复则可能源于壁面粘性不稳定性的持续作用。
丁浩林[5]（2020）在《（高）超声速光学头罩气动光学效应实验研究》文中提出红外成像制导导弹在大气层中以高速（马赫数大于3）飞行时,光学成像窗口附近严重的气动加热不仅会使目标红外信号被淹没,甚至会导致成像窗口损坏。作为一种常用隔热手段,超声速冷却气膜可以有效隔离外部高温主流对窗口的加热作用。只是,冷却气膜和光学窗口外部主流之间相互作用,形成包含激波、边界层、混合层、冷却剂层及其相互干扰的流场结构,进而对探测器成像质量产生影响,引起目标图像出现偏移、抖动、模糊以及能量消减,这种现象统称为气动光学效应。气动光学效应的存在严重影响了成像制导的精度,已经成为高速红外成像光学头罩研制亟待解决的关键技术之一。超声速湍流边界层作为高速光学头罩绕流中的典型结构之一,已经成为气动光学效应研究的重要内容。基于纳米示踪粒子的平面激光散射（Nano-tracer-based Planar Laser Scattering,NPLS）技术具有高时空分辨率的特点,可以实现高速流动精细结构和时间演化过程的有效捕捉。这种技术特点给气动光学效应研究提供很大的便利。基于NPLS技术获取的超声速（马赫3）湍流边界层流动显示结果,对超声速湍流边界层不同区域气动光学效应贡献特点,不同特征尺度湍流结构以及光线入射角度对超声速湍流边界层气动光学效应的影响及内在机理进行了研究。结论充分反映了超声速湍流边界层中大尺度结构在气动光学效应中的主导作用。并且从通用气动光学联系方程出发,结合空间两点互相关分析方法验证了湍流结构各向异性对于不同光线入射角度下气动光学效应的影响。基于NPLS技术获取的高超声速（马赫6）湍流边界层流动显示结果,结合尺度不变特征变换匹配（Scale Invariant Feature Transformation,SIFT）方法对高超声速湍流边界层速度分布数据进行了提取,并且验证了利用该方法提取速度平均分布和脉动分布的可行性。结合空间两点互相关分析方法,研究了不同雷诺数下高超声速湍流边界层内湍流相干结构的空间分布规律。针对不同雷诺数下光线穿过高超声速湍流边界层后的远场分布特性研究结果表明,随着雷诺数的增加,光束的抖动分量增加并不显着,光束的扩散分量增加比较明显。考虑到折射率场厚度变化的影响,通过引入近场修正和构建双远心光路,提高了基于背景纹影（Background Oriented Schlieren,BOS）波前测试精度。利用标准平凸透镜定量评价了改进效果,验证了近场修正的可行性。研究了基于BOS波前测试技术空间分辨率、灵敏度以及动态测试范围的确定方法。明确了互相关质询窗口尺寸以及相互间隔尺寸对于波前重构精度的影响。不同状态和流向位置下超声速气膜气动光学效应研究结果表明:不同位置处,光程差均方根值(OPDrms)与ρ2/ρSL保持了相对较好的线性关系。在相同实验状态下,气动光学效应沿流向先增大后减小。相关结果验证了大孔径近似（Large Aperture Approximation,LAA）原理在相当大的范围内可以利用OPDrms对斯特列尔比（Strehl Ratio,SR）值进行有效的预测。基于KD-01高超声速炮风洞,我们构建了一个可以获取高超声速（马赫6）光学头罩从短曝光到长曝光下波前结果的气动光学效应测试平台。随着曝光时间的增加,低阶泽尼克（Zernike）多项式重构高阶畸变波前的精度逐渐提高,从62.2%提升至88.6%。这意味着曝光时间的增加有助于降低波前空间分布结构的复杂性,原理上可以降低波前自适应校正的难度。随着曝光时间的增加,高阶畸变波前(OPDhigh-order)对应的OPDrms逐渐增大,增加的幅度逐渐减小。与此同时,不同时刻OPDrms的差异逐渐减小,当曝光时间达到499μs时,这种差异接近于零。在不同曝光时间下,LAA原理都可以对SR值实现比较理想的预测。随着曝光时间的增加,成像积分分辨率呈现较明显的下降,最终稳定在1.43R0左右,相比曝光时间6ns时积分分辨率提升了大约30%。在曝光时间为20μs时,在喷流压比（Pressure Ratio of Jet,PRJ）等于零处,瞄视误差（Bore Sight Error,BSE）比较小。随着PRJ的增加,BSE逐渐增加,并且在PRJ=1处BSE存在局部小值。当PRJ>1时,BSE随着PRJ的增加逐渐增加。微型涡流发生器（Micro Vortex Generators,MVGs）的引入实现了对不同PRJ状态下OPDhigh-order的抑制,并且显着改善了波前的稳定性。
赵朋龙[6]（2019）在《微气泡对湍流边界层流动结构控制的实验研究》文中进行了进一步梳理在湍流边界层中添加微气泡可以改变边界层中的流动结构,影响流体输运过程中的摩擦阻力,并改变流动传质和传热效率。该方法在水中兵器、潜艇、鱼雷等领域都有广泛的应用,因此开展微气泡对湍流边界层流动控制的研究具有重要的理论价值和实际意义。本文采用粒子图像测速（Particle Image Velocimetry,PIV）技术,开展了微气泡对湍流边界层流动结构控制的实验研究,对不同尺度流动结构的变化特点进行了分析。论文的主要研究工作及结论包括:（1）对低速循环水洞进行了设计与改造工作:在来流收缩段进口处和下游出口处加装了稳流装置,重新设计了水洞测试段。水洞各部件之间的连接方式改为柔性连接。安装调试水洞时通过光学测量方法保证水洞收缩段、测试段和回流扩散段位于同一水平位置。稳流装置减小了流动中的振动,延长的测试段保证了流动的充分发展,柔性连接装置避免了水洞各部件之间振动的影响。这些改造工作有效地提升了低速循环水洞的品质。（2）利用低速循环水洞形成充分发展的湍流边界层,在不同雷诺数条件下通入微气泡,考察了微气泡对湍流平均速度分布、湍流二阶统计量的影响。结果表明:在Re=0.87×105～1.23×105时,微气泡直径范围约为0.1-0.38mm,其在湍流边界层中呈靠近壁面的单峰值分布,即微气泡聚集在壁面附近,浓度随法向距离的增大迅速减小。研究表明在这种分布模式下,微气泡对湍流边界层流动结构的作用主要体现在两个方面:浮力作用和排挤作用。浮力作用使得微气泡带动一部分流体向上运动,这增加了湍流边界层内法向方向的脉动。同时,排挤作用会使湍流边界层内流体密度减小,并使流动结构远离壁面。这两种作用的共同效果使得湍流边界层中的涡结构和湍流活动区远离壁面,且当雷诺数较小时,浮力作用为主导;当雷诺数较大时,排挤作用为主导。（3）对流向-法向平面内单相流（不含微气泡的湍流流动）和混合流（含有微气泡的湍流流动）流场进行了测量,从相干结构、含能结构和拓扑结构三个角度分析了微气泡对湍流边界层内大尺度结构的影响规律。通过相关函数分析得知,微气泡减小了该平面内流动结构的相干性。通过本征正交分解（Proper Orthogonal Decomposition,POD）得知,微气泡减小了低阶模态中大尺度结构对湍动能的贡献,且该作用随含能结构尺度减小而逐渐减弱。进一步对模态场中含能结构进行拓扑分析得知,混合流中近壁面区域流体单元的变形和旋转程度有所减弱,且二者之间的差异性随含能结构尺度的减小变得更加明显。（4）对流向-展向平面内单相流和混合流进行了流场测量,分析了微气泡对湍流边界层内高、低速条带结构的影响规律。相关函数分析表明微气泡使条带结构强度减弱,条带展向间距增大。随着壁面法向高度增加,微气泡与条带之间的相互作用逐渐减弱。POD分析表明微气泡使边界层内条带结构对湍动能贡献减小,使非条带结构对湍动能的贡献增加,二者的共同作用使微气泡减少大尺度含能结构能量分数的效果随壁面法向高度的增加而逐渐减弱。
顾海华[7]（2019）在《大气表面层含沙流动及PM10的流动规律》文中指出两相流动在自然环境和工业应用中扮演着十分重要的角色,颗粒与湍流的相互作用是近些年来流体力学研究的热点问题。自超大尺度相干结构（VLSMs）在高雷诺数壁湍流中被发现以来,国内外学者对VLSMs的含能、尺度以及产生机制等问题开展了一系列的研究。然而颗粒对VLSMs的影响以及大气表面层（ASL）中PM10的空间结构尚不明确。本论文基于兰州大学在青土湖地区建立的三维观测列阵（以下简称“QLOA”）,对沙尘暴过程以及净风流动进行了多物理量同步观测,包括三维风速、PM10（颗粒粒径小于10μm）浓度、近地表输沙强度等,基于严格的野外实验数据的筛选以及预处理,获取了可用于壁湍流研究的净风流动的三维风速、含沙尘流动的三维风速以及含沙尘流动的PM10浓度数据。含沙尘流动中,沙粒的平均粒径dp为70-105mm,含沙流场的特征尺度（Kolmogorov length scale）为（3.5-7.2）×10-4 m,颗粒与流场的特征尺度的尺度比为0.1-0.3,ASL沙尘的体积分数Φv<10-6。通过对这些高质量数据的详细分析,本论文对ASL净风及含沙尘流动中的VLSMs进行了对比分析,得到以下结论:1)通过净风流动和含沙流动的对比分析,本论文发现颗粒会增加所有尺度湍流脉动的能量,但颗粒对小尺度湍流能量的增强更加显着,导致VLSMs在含沙流动中的能量占比下降;VLSMs的结构倾斜角度会随着输沙强度的增大而增大,这是因为颗粒显着降低了流向速度梯度;VLSMs的流向尺度以及最大含能涡的尺度未受颗粒相的显着影响;基于不同尺度湍流脉动间的幅值调制系数的分析,本论文还发现含沙流动中大尺度结构对小尺度脉动的幅值调制作用增强,幅值调制系数大于净风流动情形,且随着输沙强度增大而增大。2)基于PM10脉动的两点相关分析,本论文发现沙尘暴过程中PM10浓度场也存在和流场相似的VLSMs。定量的分析表明,沙尘的倾斜角度显着大于流场的倾斜角度,却和垂向脉动风速结构的倾斜角度相当,这意味着沙尘的垂向输运对沙尘结构的倾角起决定性作用;沙尘的流向和垂向尺度在近地表远大于流场的流向和垂向尺度,但随着高度的增加,沙尘的空间尺度和流场结构的空间尺度一致。3)通过分析阵风结构和VLSMs对湍动能及动量的贡献,本论文还发现阵风其实只包含了部分的VLSMs却丢失了全部的LSMs,阵风丢失的大尺度相干结构对湍动能和动量的贡献能够达到53%和67%。与阵风结构相比,VLSMs可以更好的描述ASL流动中的相干结构。4)通过对非稳定层结流动中湍流结构的分析,本论文发现热力作用对VLSMs的流向尺度、VLSMs的能量占比以及VLSMs的倾斜角度具有显着影响,本论文给出了ASL净风和含沙流动中考虑了受高度和the stability parameter|z/L|影响的VLSMs的流向尺度和能量占比的表征公式;通过对非稳定流动中沙尘结构的分析,本论文还发现随着the stability parameter|z/L|增大,沙尘的空间尺度（流向和垂向尺度）逐渐增大。
黄浩宇[8]（2020）在《基于等离子激励器吹吸效应的湍流边界层减阻》文中指出摩擦阻力总是和我们的日常生活息息相关。例如我们生活中经常接触的飞行器、铁路列车、轮船等运载工具,其运行中消耗的能量中的相当一部分用于在湍流边界层中克服摩擦阻力,如何实施减阻控制,以降低摩擦阻力,进而降低能源的损耗已经成为流体力学领域的前沿问题。本文通过利用介质阻挡放电（DBD）等离子体激励器的物理特性,对吹气（上游）-吸气（下游）以及吸气（上游）-吹气（下游）两种布局下的不同间距布局的控制方案进行研究,目的是找到减阻控制的最佳参数以及对相关机理进行探究。本实验在风洞中进行,基于动量厚度的雷诺数Reθ=1450。本课题使用了射流强度系数σ=uj b/θU∞（其中uj与d分别是射流速度与狭缝宽度）作为控制参数的表征。本课题针对热线在测量等离子流的过程中可能产生的放电损坏提出了改进方案,改进后的测量装置将用于测量等离子射流所产生的结构以及相关区域的平均流向速度曲线。使用测力天平以及恒温热线风速仪（CTA）,测量不同激励器布局下阻力恢复区的长度以及减阻量的大小。最后,使用烟线以及粒子流动显示技术,在x-y的平面内的对控制前后的流场变化进行探究。实验结果表明,吸气-吹气方案在两狭缝相距d=75 mm时控制效果最为理想,对应吹气强度系数σb=0.0379（E=12 kVp-p,f=2 kHz）、吹气与吸气比率σb/σs=2.48时,位于x+=67处测量点得到的最佳局部减阻量为66%,对应的平均减阻量为25%,阻力在x+=1400恢复;吹气-吸气方案在两狭缝相距d=22.5 mm时控制效果最为理想。在相同控制参数下,位于x+=67处测量点得到的最佳局部减阻量为57%,对应的平均减阻量为23%,阻力在x+=1200恢复。此外,改进后的恒温测速仪测量近壁面线性区的速度测误差小于5%。烟线流动显示结果表明,吹气-吸气方案使两个狭缝之间形成了有助于延缓了涡结构降落在壁面的“桥状”结构;最后,吸气与吹气方案中,吸气效应稳定了后方的流场结构,降低了不稳定度,从而增强了吹气效应的减阻作用。因此,该方案相比于吹气-吸气可以获得更大的局部减阻量,并延长了阻力恢复区。
白建侠[9]（2019）在《双压电振子周期扰动主动控制湍流边界层减阻的实验研究》文中研究说明湍流边界层的壁面摩擦阻力是总阻力的主要来源。要减小壁面摩擦阻力,就要抑制相干结构的猝发过程。近壁区的条带结构和流向涡构成的自维持过程是壁湍流产生和维持的关键所在,对其中的任何一个环节加以控制,都可以达到抑制湍流、减小壁面摩擦阻力的目的。本文采用热线测速（Hot wire anemometer,HWA）实验技术,利用小波变换等信号分析方法,验证了湍流边界层外区超大尺度相干结构的存在性,并研究了湍流边界层相干结构的减阻机制。以沿展向布置的双压电陶瓷（Piezoelectric,PZT）振子为动作器,分别采用开环和闭环主动控制方案,实现了壁湍流相干结构开环及闭环主动控制减阻。采用双丝热线探针,对湍流边界层的流向和法向两个分量的脉动速度信号进行测量。通过对不同速度分量进行小波变换,分析了近壁区和外区流向和法向脉动速度分量的分尺度湍动能随尺度的分布。在外区发现流向脉动速度和法向脉动速度的能量最大尺度随法向坐标远离壁面增大,相干结构的平均猝发周期也相应增加,说明在外区存在超大尺度的相干结构。分析近壁区和外区能量最大尺度相干结构的喷射和扫掠事件对应的条件相位平均波形,发现外区的条件相位波形较近壁区均发生了改变,雷诺应力负的幅值显着降低,雷诺应力表现为正负交替的波动现象。自主设计了压电振子开环主动控制方案,通过交流变频电源对压电振子施加不同电压幅值和振动频率的交流电,利用安装于壁面上的展向布置的双压电振子的同步和异步振动方式,实现了双压电振子的同步和异步振动对壁湍流多尺度相干结构的主动控制。当压电振子的振动频率（160 Hz）接近相干结构能量最大尺度对应的频率时,双压电振子的异步振动实现了对流向涡的有效干扰和调制,打破了壁湍流的自维持机制,减小了壁面摩擦阻力。通过引入扰动雷诺数Red（28）?A2f/?表征扰动特征,发现在异步100 V/160 Hz工况中当Red=0.54时最大减阻率18.54%。异步控制160 Hz工况湍动能曲线均出现两个较为明显的极大值及一个极小值,且概率密度函数曲线均出现周期性的波动,说明压电振子的异步振动对壁湍流相干结构产生周期性的调制作用。条件相位波形被干扰,压电振子160 Hz异步振动产生的周期性的扰动对相干结构的调制作用明显增强。随着法向位置增大,调制作用减弱。把湍流速度脉动信号分成大尺度和小尺度,160 Hz振动频率下压电振子的扰动增强小尺度的湍流强度,调整了近壁区的能量分布,将大尺度能量转移到小尺度中。说明压电振子的扰动通过将部分大尺度高速流体破碎为小尺度结构来实现减阻。随着流向位置远离压电振子,压电振子的振动对于湍流边界层的作用逐渐减弱。以mu-level法为猝发事件的检测准则,用热线敏感丝传感器、单片机控制器和双压电振子动作器进行闭环控制,达到湍流边界层减阻的目的。采用安装在壁面上的沿展向布置的双压电振子的异步振动方式,通过对压电振子输入三种不同的振动频率,得到最大减阻率为16.03%。闭环控制结果表明,与开环控制相比,闭环中控制压电振子振动的电能为原来的25%,得到的减阻效果与开环接近。三种异步控制中,能量最大尺度附近的湍动能发生变化。发现压电振子的振动频率为160 Hz时,减阻率达到最大。加入条件检测后,100 V/160 Hz异步控制工况的条件相位平均波形周期变小,幅值变大。
李山[10]（2019）在《2D和3D沟槽壁面减阻机理的TRPIV实验研究》文中研究说明沟槽减阻是湍流边界层的一种被动控制减阻方法,关于这种方法的研究已经有30多年的历史。然而由于湍流内相干结构复杂多样,且随着时间不断发展和演化,迄今为止,人们尚未对沟槽减阻机理的认识达成统一。本文利用（Time-resolved particle image velocimetry）TRPIV的高时间分辨率的特性,在不同的雷诺数下对循环水槽中不同实验平板的湍流边界层流场分别从流-法向,流-展向两个角度进行了测量,并以相干结构为出发点,对传统型2D沟槽和3D正弦波型沟槽的减阻机理进行了实验研究。对于传统型2D沟槽壁面,平均速度曲线的分布和二阶统计量湍流度和雷诺切应力的结果符合典型减阻壁面的特征。对流场进行本征正交分解（proper orthogonal decomposition,POD）后,得出传统型沟槽对低阶的模态有显着的影响,对前四个模态的分别对比更能看出沟槽壁面高速流体向下扫掠的强度降低,从而导致了壁面摩擦阻力的降低。利用有限时间李雅普诺夫指数（finite-time Lyapunov exponent,FTLE）方法,在两种壁面都辨识到了类发卡涡的结构。结构形态与广义发卡涡在流-法向平面上的投影符合,说明沟槽对湍流中相干结构的形态在定性的角度上,并没有产生本质的改变。随后利用相关函数的分析从定量的角度比较了不同,结果表明沟槽对发卡涡的抬升和迁移有显着的影响,近壁区的发卡涡抬升较光滑壁面要高,而在外区又有明显降低,说明近壁区发卡涡腿与沟槽壁面的接触面积减少,降低了壁面的摩擦阻力。此外,在光滑壁面湍流边界层内清楚的观察到了发卡涡的形成过程,而在沟槽壁面则没有观察到完整的过程。迁移速度的对比进一步说明沟槽壁面上的相干结构在流场中运动较慢,抑制了涡在湍流边界层中对流输运特性。将2D沟槽拓展到3D,两种沟槽壁面的平均速度剖面在对数区都满足减阻壁面的典型特征,都有不同程度的抬升,（Sinusoidal-riblets）S-沟槽的减阻率相比于传统型沟槽有了小幅度的提高。二阶统计量湍流度和雷诺切应力也有明显的降低,在沟槽壁面上曲线的峰值有外移的现象。对象限分析法进行扩展,引入参数H对小幅的瞬时u’v’进行了过滤,重点分析各个象限对较强的雷诺切应力的贡献比,结果表明较为强烈的雷诺切应力几乎全部来自喷射和扫掠事件,而这两个事件中Q4明显受H的影响要大一些,说明与Q2相比,Q4只是在近壁区比较强烈。基于相关函数和λci准则的研究结果表明,S-沟槽减小了近壁区相干结构在流向和法向上的空间尺度,抑制了流体在法向上的运动以及相干结构的抬升。沟槽抑制了喷射运动的强度,从而导致了雷诺切应力的降低。在两种沟槽壁面发卡涡的倾斜程度都有明显降低,S-沟槽效果更为突出,说明在减阻沟槽壁面发卡涡诱导喷射和扫掠的能力降低,从而抑制了湍流的自维持机制。基于POD的分尺度研究表明低阶的含能模态随着阶次的增加,模态所含结构的尺度不断减小,S-沟槽壁面低阶模态中的含能量较平板降低,能量没有集中在大尺度的结构。流-展向平面流场的研究结果表明,在不同的法向位置处,瞬时速度场呈现不同的结构形态。在Re不变的情况下,随着y+的增加,低速条带之间的间距有增宽的现象;同一法向位置处沟槽间距比光滑壁面相比变宽,两种沟槽之间的区别不大。互相关分析给出了统计意义上的条带结构的空间形态,得到了同样的结果。POD分尺度研究得出沟槽影响的是低阶的含能较高的模态,光滑壁面的高低速条带之间会相互作用产生涡,增强了条带在展向上的运动及不稳定性。沟槽壁面的条带更为规则有序,说明沟槽的存在限制了条带结构的展向运动,削弱了近壁区高低速流体的展向混合,降低了动能动量在展向上的传递。
二、INTERACTION BETWEEN COHERENT STRUCTURES IN WALL REGION OF A TURBULENT BOUNDARY LAYER（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、INTERACTION BETWEEN COHERENT STRUCTURES IN WALL REGION OF A TURBULENT BOUNDARY LAYER（论文提纲范文）
（1）基于EMMS原理的双涡介尺度湍流模型及应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号列表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 EMMS原理探索湍流 |
| 1.3 湍流转捩研究 |
| 1.3.1 理论研究 |
| 1.3.2 实验研究 |
| 1.3.3 数值研究 |
| 1.4 常用湍流转捩模型 |
| 1.4.1 低雷诺数湍流模型 |
| 1.4.2 间歇因子转捩模型 |
| 1.4.3 层流动能转捩模型 |
| 1.5 本论文研究思路及内容 |
| 第2章 湍流多尺度结构分析 |
| 2.1 湍流统计理论和层次结构理论 |
| 2.2 湍流中的相干结构 |
| 2.3 转捩中的结构分析 |
| 2.4 基于非均匀结构的湍流模型 |
| 2.4.1 湍流双流体模型 |
| 2.4.2 双尺度湍流模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 双涡EMMS湍流模型建立 |
| 3.1 湍流两相概念及级串图像假说 |
| 3.2 双涡模型约束方程 |
| 3.3 湍流能耗分解及量化 |
| 3.3.1 总能量耗散率 |
| 3.3.2 湍流涡团表面振荡而产生的能量耗散率 |
| 3.3.3 大涡破碎而产生的能量耗散率 |
| 3.3.4 小涡能量耗散率 |
| 3.4 湍流中极值条件 |
| 3.5 模型求解计算流程 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 双涡EMMS湍流模型求解及分析 |
| 4.1 双涡EMMS湍流模型结果与讨论 |
| 4.2 不同极值条件对比分析 |
| 4.2.1 极值条件一 |
| 4.2.2 极值条件二 |
| 4.2.3 极值条件三 |
| 4.3 不同模型参数对比分析 |
| 4.3.1 表面张力系数 |
| 4.3.2 密度差 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 双涡EMMS湍流模型与CFD的耦合 |
| 5.1 数据拟合和计算模型构建 |
| 5.2 耦合CFD软件 |
| 5.3 算例验证与应用 |
| 5.3.1 零压力梯度平板边界层转捩 |
| 5.3.2 NACA0012翼型绕流 |
| 5.3.3 Aerospatiale-A翼型绕流 |
| 5.3.4 T106A涡轮叶栅绕流 |
| 5.3.5 后台阶流 |
| 5.3.6 顶盖驱动方腔流 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 本论文的创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
| 致谢 |
（2）近壁面圆柱绕流的流场特性和涡演化特性的实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 背景及意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 圆柱绕流 |
| 1.2.2 近壁面圆柱绕流 |
| 1.2.3 壁湍流 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第2章 实验装置和数据处理方法 |
| 2.1 实验水槽装置 |
| 2.2 PIV实验技术及装置 |
| 2.2.1 PIV实验技术 |
| 2.2.2 PIV实验装置 |
| 2.3 数据处理方法 |
| 2.3.1 本征正交分解(POD) |
| 2.3.2 涡识别方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 间隙比对层流边界层上近壁面圆柱绕流的影响 |
| 3.1 研究目的 |
| 3.2 实验介绍 |
| 3.3 流动显示分析 |
| 3.4 流场特性 |
| 3.4.1 流场分布 |
| 3.4.2 圆柱尾涡脱落频率 |
| 3.5 涡结构演化特性 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 圆柱绕流与湍流边界层的相互作用 |
| 4.1 研究目的 |
| 4.2 实验介绍 |
| 4.3 湍流边界层的流场特性 |
| 4.3.1 流场统计特性 |
| 4.3.2 相干结构演化 |
| 4.4 湍流边界层内放置圆柱的近壁面圆柱绕流 |
| 4.4.1 流场特性 |
| 4.4.2 POD识别流场结构 |
| 4.4.3 涡结构演化特性 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间所开展的科研项目和发表的学术论文 |
（3）横向方柱绕流湍流场研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 近壁方柱绕流的研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 近壁柱体后流动结构及其影响因素 |
| 1.2.2 湍流边界层中的湍流结构 |
| 1.2.3 柱体对湍流结构的影响 |
| 1.2.4 方柱绕流数值模拟研究 |
| 1.3 本文的目标和研究工作 |
| 2 实验与分析技术 |
| 2.1 风洞实验室 |
| 2.2 PIV图像测速系统与流场检验 |
| 2.2.1 PIV图像测速系统 |
| 2.2.2 PIV标定校准 |
| 2.2.3 流场检验 |
| 2.3 热线测量系统与流场检验 |
| 2.3.1 设备介绍 |
| 2.3.2 热线风速仪基本原理及数据处理 |
| 2.3.3 流场检验 |
| 2.4 方柱绕流实验布置与参数 |
| 2.4.1 方柱绕流实验布置 |
| 2.4.2 实验参数设置 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 近壁方柱绕流的流场特征分析 |
| 3.1 平均流线 |
| 3.2 平均速度廓线 |
| 3.3 脉动与涡结构分析 |
| 3.3.1 流向速度脉动 |
| 3.3.2 垂向速度脉动 |
| 3.3.4 雷诺应力分布 |
| 3.3.5 涡量分布 |
| 3.4 涡脱落频率分析 |
| 3.5 湍流结构分析 |
| 3.5.1 Large Scale Motions结构 |
| 3.5.2 POD模态分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 近壁方柱绕流的数值模拟 |
| 4.1 Fluent基本方程介绍 |
| 4.1.1 流体连续性方程 |
| 4.1.2 流体运动方程 |
| 4.1.3 流体能量方程 |
| 4.2 Fluent基本原理 |
| 4.2.1 湍流模型选取 |
| 4.2.2 离散化方法 |
| 4.2.3 Fluent软件介绍 |
| 4.3 模拟可靠性验证 |
| 4.4 涡脱落频率分析 |
| 4.5 升阻力系数分析 |
| 4.5.1 升力系数分析 |
| 4.5.2 阻力系数分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（4）压力梯度作用下超声速湍流边界层的直接数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 压力梯度作用下超声速湍流边界层的物理机理概述 |
| 1.2.1 压力梯度对超声速湍流边界层平均及统计特性的影响 |
| 1.2.2 超声速湍流边界层中湍流结构对压力梯度的响应规律 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 数值方法与验证算例 |
| 2.1 控制方程 |
| 2.2 数值离散格式 |
| 2.2.1 高阶熵分裂格式 |
| 2.2.2 基于TVD修正的激波捕捉格式 |
| 2.2.3 Ducros非线性滤波算子 |
| 2.2.4 时间离散 |
| 2.3 入口湍流的生成 |
| 2.3.1 可压缩湍流边界层半解析时均速度剖面 |
| 2.3.2 数字滤波器湍流脉动生成方法 |
| 2.4 基准算例 |
| 2.4.1 计算域的构造 |
| 2.4.2 算例验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 逆压力梯度下的平板超声速湍流边界层 |
| 3.1 算例设置 |
| 3.1.1 计算域的构造 |
| 3.1.2 算例验证 |
| 3.2 平均流动及统计特性 |
| 3.2.1 速度剖面 |
| 3.2.2 摩擦系数 |
| 3.2.3 应变率 |
| 3.2.4 热效应 |
| 3.3 瞬态流场与湍流结构 |
| 3.3.1 近壁条带结构 |
| 3.3.2 大尺度结构(LSMs) |
| 3.4 湍流输运与湍动能平衡 |
| 3.4.1 湍动能分布 |
| 3.4.2 象限分解分析 |
| 3.4.3 湍动能平衡 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 凹曲率壁面效应影响下的逆压力梯度超声速湍流边界层 |
| 4.1 算例设置 |
| 4.1.1 计算域的构造 |
| 4.1.2 算例验证 |
| 4.2 流场平均特性 |
| 4.2.1 壁面摩擦阻力 |
| 4.2.2 速度剖面 |
| 4.2.3 压力与密度脉动 |
| 4.2.4 强雷诺相似(SRA) |
| 4.3 瞬态湍流场与湍流结构 |
| 4.3.1 瞬态流场形貌 |
| 4.3.2 近壁条带结构 |
| 4.3.3 大尺度结构(LSMs) |
| 4.3.4 两点空间相关 |
| 4.4 湍流强度与湍动能平衡 |
| 4.4.1 湍动能分布 |
| 4.4.2 湍动能平衡 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 顺压力梯度下的平板超声速湍流边界层 |
| 5.1 算例设置 |
| 5.1.1 计算域的构造 |
| 5.1.2 算例验证 |
| 5.2 平均流动特性 |
| 5.2.1 表面摩擦系数 |
| 5.2.2 速度剖面 |
| 5.2.3 密度与速度的联系 |
| 5.3 瞬态流场与湍流结构 |
| 5.3.1 近壁湍流结构 |
| 5.3.2 湍流场形貌 |
| 5.3.3 空间两点相关 |
| 5.3.4 湍流输运与湍动能平衡 |
| 5.3.5 湍动能分布 |
| 5.3.6 象限分解分析 |
| 5.3.7 湍动能平衡 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 凸曲率壁面效应影响下的顺压力梯度超声速湍流边界层 |
| 6.1 算例设置 |
| 6.1.1 计算域的构造 |
| 6.1.2 算例验证 |
| 6.2 流场平均特性 |
| 6.2.1 壁面摩擦阻力 |
| 6.2.2 速度剖面 |
| 6.2.3 密度脉动 |
| 6.2.4 强雷诺相似(SRA) |
| 6.3 瞬态湍流场与湍流结构 |
| 6.3.1 瞬态流场形貌 |
| 6.3.2 近壁条带结构 |
| 6.3.3 大尺度结构(LSMs) |
| 6.3.4 两点空间相关 |
| 6.4 湍流强度与湍动能平衡 |
| 6.4.1 湍动能分布 |
| 6.4.2 湍动能平衡 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（5）（高）超声速光学头罩气动光学效应实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 气动光学基础理论 |
| 1.1.2 气动光学效应研究进展 |
| 1.1.3 高速光学头罩研究模型构建 |
| 1.2 高速光学头罩气动光学效应相似准则研究 |
| 1.2.1 基于Π定理的光学头罩气动光学效应相似准则研究 |
| 1.2.2 飞行状态参数对于光学头罩气动光学效应的影响 |
| 1.2.3 光学参数对于光学头罩气动光学效应的影响 |
| 1.3 典型流动结构气动光学效应研究 |
| 1.3.1 混合层 |
| 1.3.2 湍流边界层 |
| 1.3.3 激波 |
| 1.4 气动光学光学效应抑制方法研究 |
| 1.5 小结 |
| 第二章 试验设备及相关测试技术 |
| 2.1 测试技术及方法 |
| 2.1.1 NPLS技术 |
| 2.1.2 BOS技术 |
| 2.2 风洞设备 |
| 2.2.1 100mm×120mm超声速直连风洞 |
| 2.2.2 260mm×260mm高超声速直连风洞 |
| 2.2.3 高超声速炮风洞 |
| 2.3 小结 |
| 第三章 超声速湍流边界层气动光学效应研究 |
| 3.1 超声速湍流边界层实验模型 |
| 3.2 测试结果可靠性验证 |
| 3.3 气动光学联系方程在超声速湍流边界层中的应用 |
| 3.4 超声速湍流边界层气动光学效应分布规律研究 |
| 3.4.1 边界层内不同区域对气动光学效应的贡献 |
| 3.4.2 不同特征尺度湍流结构对气动光学效应的影响 |
| 3.4.3 不同光线入射角度对于气动光学效应的影响 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 高超声速湍流边界层气动光学效应研究 |
| 4.1 高超声速湍流边界层实验模型 |
| 4.2 基于SIFT算法的高超声速湍流边界层速度场测试技术 |
| 4.2.1 基于SIFT算法的速度获取方法 |
| 4.2.2 SIFT算法特征点匹配精度测试 |
| 4.2.3 高超声速湍流边界层速度测试结果分析与校验 |
| 4.3 雷诺数对高超声速湍流边界层相干结构的影响 |
| 4.4 高超声速湍流边界层气动光学效应分布规律研究 |
| 4.4.1 高超声速湍流边界层密度分布特征 |
| 4.4.2 雷诺数对高超声速湍流边界层气动光学效应的影响 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 超声速气膜气动光学效应研究 |
| 5.1 超声速气膜气动光学效应实验装置 |
| 5.1.1 超声速气膜实验模型 |
| 5.1.2 超声速气膜气动光学效应测试平台 |
| 5.2 基于近场背景纹影的波前测试技术 |
| 5.2.1 基本原理 |
| 5.2.2 空间分辨率、灵敏度与动态测试范围分析 |
| 5.2.3 近场校正结果验证与分析 |
| 5.3 互相关质询窗口设置对于波前重构精度的影响 |
| 5.4 不同位置和状态下超声速气膜气动光学效应研究 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 高超声速光学头罩气动光学效应研究 |
| 6.1 高超声速光学头罩实验装置 |
| 6.1.1 高超声速光学头罩实验模型 |
| 6.1.2 高速光学头罩气动光学效应测试平台 |
| 6.2 曝光时间对于气动光学效应的影响 |
| 6.2.1 高超声速光学头罩瞬态波前分布及初步分析 |
| 6.2.2 OPD结果分析及Zernike多项式分解 |
| 6.2.3 曝光时间对高超声速光学头罩成像质量的影响 |
| 6.3 高超声速光学头罩气动光学效应抑制初步研究 |
| 6.3.1 有/无流动控制下瞄视误差(BSE)与喷流压比(PRJ)之间的关系 |
| 6.3.2 有/无流动控制下气动光学波前高阶畸变与PRJ之间的关系 |
| 6.4 小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
| 附录A 符号表 |
| 附录B 缩略词表 |
（6）微气泡对湍流边界层流动结构控制的实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1.绪论 |
| 1.1 选题背景和研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 湍流边界层研究进展 |
| 1.2.2 含有气泡的湍流边界层研究进展 |
| 1.3 本论文的研究内容和主要工作 |
| 2.湍流边界层结构的实验研究 |
| 2.1 实验设备与装置 |
| 2.1.1 低速循环水洞 |
| 2.1.2 粒子图像测速系统 |
| 2.1.3 气液混合流的PIV测量及相识别方法 |
| 2.1.4 低速循环水洞特性和湍流边界层验证 |
| 2.1.5 微气泡特性 |
| 2.2 测量误差分析 |
| 2.3 本征正交分解方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 3.微气泡对湍流边界层影响的统计分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 微气泡在湍流边界层中的分布模式 |
| 3.3 微气泡对湍流速度统计量的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 4.微气泡对湍流边界层尺度结构影响的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于相关函数的研究 |
| 4.3 湍流中不同尺度结构的模态分析 |
| 4.3.1 收敛性验证 |
| 4.3.2 本征正交分解结果分析 |
| 4.3.3 本征正交分解模态系数分析 |
| 4.4 不同尺度流动结构中流体单元拓扑结构分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5.微气泡对湍流边界层条带结构影响的模态分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 湍流边界层中条带结构特性分析 |
| 5.2.1 速度相关分析 |
| 5.2.2 不同尺度条带结构的模态分析 |
| 5.2.3 模态场中流体单元拓扑结构分析 |
| 5.3 微气泡对湍流边界层中条带结构和非条带结构的影响 |
| 5.3.1 物理空间中单相流和混合流条带结构的变化 |
| 5.3.2 模态空间中单相流和混合流条带结构的变化 |
| 5.4 本章小结 |
| 6.结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 主要创新之处 |
| 6.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（7）大气表面层含沙流动及PM10的流动规律（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 两相流动研究方法 |
| 1.2.1 实验方法简述 |
| 1.2.2 数值方法简述 |
| 1.3 研究现状 |
| 1.3.1 颗粒对湍流的影响 |
| 1.3.2 湍流对颗粒运动行为的影响 |
| 1.3.3 已有研究存在的问题以及未来的挑战 |
| 1.4 本论文主要研究内容 |
| 第二章 ASL含沙流场的流动特征 |
| 2.1 沙尘实验观测 |
| 2.1.1 含沙实验测量 |
| 2.1.2 数据的选取和预处理 |
| 2.2 含沙流场的流动特征 |
| 2.2.1 含沙流场流动特征参数的提取 |
| 2.2.2 含沙流场的湍流统计量 |
| 2.3 ASL近中性含沙流场超大尺度结构 |
| 2.3.1 超大尺度结构倾斜角度 |
| 2.3.2 超大尺度结构三维尺度 |
| 2.3.3 超大尺度结构能量分析 |
| 2.4 层结稳定性对超大尺度结构的影响 |
| 2.4.1 倾斜角度 |
| 2.4.2 三维尺度 |
| 2.4.3 能量占比 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 含沙流场大尺度运动对小尺度运动的幅值调制 |
| 3.1 幅值调制机理及定量描述方法 |
| 3.2 含沙流场幅值调制系数 |
| 3.3 含沙流场不同尺度间的幅值调制系数 |
| 3.4 含沙流场R_(AM-d)和R_(AM-p)的雷诺数效应及其表征 |
| 3.5 层结稳定性对幅值调制系数的影响 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 ASL中PM10浓度的流动特性 |
| 4.1 ASL中PM10浓度的统计量 |
| 4.2 PM10浓度的空间结构表征 |
| 4.2.1 PM10浓度场和流场结构的比较 |
| 4.2.2 ASL中PM10浓度场倾斜角度 |
| 4.2.3 ASL中PM10浓度的空间尺度 |
| 4.3 沙尘浓度的影响 |
| 4.4 层结稳定性的影响 |
| 4.5 沙尘输运的机理讨论 |
| 4.6 小结 |
| 第五章 大气表面层中阵风结构与湍流结构 |
| 5.1 阵风结构研究现状 |
| 5.2 阵风结构与湍流结构的时空尺度分析 |
| 5.3 湍动能和动量的贡献差异 |
| 5.3.1 湍动能的贡献差异 |
| 5.3.2 动量通量的贡献差异 |
| 5.3.3 基于两种相干结构的小尺度各项同性分析 |
| 5.4 沙尘条件下阵风和湍流结构比较分析 |
| 5.5 层结稳定性的影响 |
| 5.6 小结 |
| 第六章 结束语 |
| 6.1 本论文主要结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 研究生期间的主要成果 |
| 致谢 |
（8）基于等离子激励器吹吸效应的湍流边界层减阻（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 湍流边界层 |
| 1.2.2 湍流边界层控制 |
| 1.2.3 等离子体激励器性能研究及减阻应用 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 实验方案 |
| 2.1 闭式风洞实验平台 |
| 2.2 平板湍流边界层实验平台 |
| 2.3 等离子体激励器 |
| 2.4 恒温热线测速仪测量 |
| 2.5 热线风速仪的装置改进 |
| 2.6 测力天平测量 |
| 2.7 烟线流动显示测量 |
| 2.8 等离子体激励器的射流速度无量纲化 |
| 2.8.1 等离子体激励器的速度标定 |
| 2.8.2 等离子体激励器射流速度无量纲化 |
| 第3章 实验结果与分析 |
| 3.1 热线测量系统研究 |
| 3.1.1 改进后热线测量系统的验证 |
| 3.2 测力天平系统 |
| 3.2.1 测力天平测量结果 |
| 3.3 等离子诱导射流控制 |
| 3.3.1 等离子诱导吸气-吹气控制的布局研究 |
| 3.3.2 等离子诱导吹气-吸气控制的布局研究 |
| 3.3.3 等离子诱导吸气-吹气的组合控制 |
| 3.3.4 等离子诱导射流控制方案的对比 |
| 第4章 流动控制研究 |
| 4.1 等离子体诱导射流组合的速度信号分析 |
| 4.1.1 吸气-吹气组合全曲线速度信号分析 |
| 4.1.2 吹气-吸气组合全曲线速度信号分析 |
| 4.2 等离子体诱导射流组合的流动显示研究 |
| 4.2.1 稳态控制下的流动可视化 |
| 4.2.2 等离子体诱导吸气-吹气组合的烟线流动显示 |
| 4.2.3 等离子体诱导吹气-吸气组合的烟线流动显示 |
| 4.2.4 等离子体诱导双吹气组合的烟线流动显示 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（9）双压电振子周期扰动主动控制湍流边界层减阻的实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 字母注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 湍流边界层相干结构概述 |
| 1.1.1 湍流边界层 |
| 1.1.2 湍流边界层分层模型 |
| 1.1.3 壁湍流相干结构 |
| 1.1.4 准流向涡与自维持机制 |
| 1.1.5 壁湍流减阻研究概述 |
| 1.2 小波变换概述 |
| 1.2.1 傅里叶变换 |
| 1.2.2 小波变换 |
| 1.2.3 小波分析能量最大准则 |
| 1.2.4 小波系数模极值法 |
| 1.3 湍流实验技术概述 |
| 1.3.1 湍流实验技术 |
| 1.3.2 热线测速优势 |
| 1.4 本文主要工作及框架 |
| 1.4.1 本文主要工作 |
| 1.4.2 本文结构框架 |
| 第二章 实验设备与技术 |
| 2.1 热线测速技术原理 |
| 2.2 实验测量系统 |
| 2.3 实验仪器与设备 |
| 2.3.1 实验风洞 |
| 2.3.2 实验平板 |
| 2.3.3 IFA300 恒温热线风速仪 |
| 2.3.4 单丝边界层热线探针 |
| 2.3.5 交流变频电源 |
| 2.3.6 自动控制坐标架 |
| 2.3.7 校准器 |
| 2.4 压电陶瓷振子 |
| 2.4.1 压电材料 |
| 2.4.2 压电陶瓷 |
| 2.4.3 PZT振子的悬臂梁模型 |
| 2.4.4 压电振子的主要参数 |
| 第三章 湍流边界层外区超大尺度相干结构的实验研究 |
| 3.1 研究目的 |
| 3.2 实验介绍 |
| 3.2.1 实验装置 |
| 3.2.2 实验参数 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 平均速度剖面 |
| 3.3.2 小波分析结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 双压电振子开环主动控制减阻的实验研究 |
| 4.1 研究目的 |
| 4.2 实验介绍 |
| 4.2.1 实验设备及装置 |
| 4.2.2 实验工况及参数 |
| 4.3 实验结果与讨论 |
| 4.3.1 平均速度剖面 |
| 4.3.2 减阻率与振子振幅 |
| 4.3.3 湍动能 |
| 4.3.4 FFT谱分析 |
| 4.3.5 小波分析 |
| 4.3.6 不同流向位置能量尺度分布 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 双压电振子闭环主动控制减阻的实验研究 |
| 5.1 研究目的 |
| 5.2 实验介绍 |
| 5.2.1 闭环控制系统 |
| 5.2.2 实验工况 |
| 5.3 实验结果与讨论 |
| 5.3.1 湍流边界层平均速度剖面 |
| 5.3.2 减阻率及相对振动时间 |
| 5.3.3 平均猝发频率 |
| 5.3.4 小波系数等值云图 |
| 5.3.5 分尺度能量分布 |
| 5.3.6 条件相位平均波形 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（10）2D和3D沟槽壁面减阻机理的TRPIV实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 字母注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 湍流的早期研究 |
| 1.2 壁湍流 |
| 1.2.1 壁湍流的基本特征 |
| 1.2.2 壁湍流结构模型 |
| 1.3 沟槽减阻 |
| 1.3.1 背景 |
| 1.3.2 沟槽对流场的影响 |
| 1.3.3 减阻机理 |
| 1.4 本文工作及框架 |
| 1.4.1 本文主要工作 |
| 1.4.2 本文框架 |
| 第二章 实验测量与技术 |
| 2.1 PIV技术简介 |
| 2.1.1 基本原理 |
| 2.1.2 PIV技术的优势和应用 |
| 2.2 实验系统介绍 |
| 2.2.1 循环式水槽 |
| 2.2.2 TR-PIV测速系统 |
| 2.2.3 实验模型 |
| 2.2.4 图像后处理 |
| 2.3 误差分析 |
| 第三章 2D沟槽壁面减阻机理的实验研究 |
| 3.1 实验介绍 |
| 3.2 结果分析 |
| 3.2.1 统计特性 |
| 3.2.2 本征正交分解(POD)分析 |
| 3.2.3 有限时间李雅普诺夫指数(FTLE)分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 3D沟槽壁面流-法向平面的实验研究 |
| 4.1 实验介绍 |
| 4.1.1 实验设备和技术 |
| 4.1.2 实验模型 |
| 4.2 统计量结果 |
| 4.2.1 平均速度 |
| 4.2.2 湍流度 |
| 4.2.3 雷诺切应力 |
| 4.3 基于象限的分析 |
| 4.3.1 象限分析法 |
| 4.3.2 象限分析法的扩展 |
| 4.3.3 结果分析 |
| 4.4 相干结构分析 |
| 4.4.1 基于相关函数的分析 |
| 4.4.2 基于λ_(ci)准则的分析 |
| 4.4.3 基于POD的分尺度分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 3D沟槽壁面流-展向平面的实验研究 |
| 5.1 速度场分析 |
| 5.2 相干结构分析 |
| 5.2.1 基于相关函数的研究 |
| 5.2.2 基于POD的分尺度研究 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 今后工作展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
四、INTERACTION BETWEEN COHERENT STRUCTURES IN WALL REGION OF A TURBULENT BOUNDARY LAYER（论文参考文献）
- [1]基于EMMS原理的双涡介尺度湍流模型及应用[D]. 郭舒宇. 中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所), 2021(01)
- [2]近壁面圆柱绕流的流场特性和涡演化特性的实验研究[D]. 周建康. 上海应用技术大学, 2021
- [3]横向方柱绕流湍流场研究[D]. 周志奇. 兰州交通大学, 2021(02)
- [4]压力梯度作用下超声速湍流边界层的直接数值模拟[D]. 王旭. 国防科技大学, 2020(01)
- [5]（高）超声速光学头罩气动光学效应实验研究[D]. 丁浩林. 国防科技大学, 2020(01)
- [6]微气泡对湍流边界层流动结构控制的实验研究[D]. 赵朋龙. 南京理工大学, 2019(01)
- [7]大气表面层含沙流动及PM10的流动规律[D]. 顾海华. 兰州大学, 2019(02)
- [8]基于等离子激励器吹吸效应的湍流边界层减阻[D]. 黄浩宇. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [9]双压电振子周期扰动主动控制湍流边界层减阻的实验研究[D]. 白建侠. 天津大学, 2019(01)
- [10]2D和3D沟槽壁面减阻机理的TRPIV实验研究[D]. 李山. 天津大学, 2019(06)