基于小波及Hilbert-Huang变换提取壁湍流相干结构

为了研究壁湍流中的相干结构,在直流抽吸式低（变）湍流度风洞的实验段中,应用恒温热线风速仪IFA-300精确测量平板湍流边界层不同法向位置的流向速度信号.分析壁湍流脉动速度的概率密度分布,并与高斯分布比较,验证了壁湍流中相干结构引起的猝发现象的统计规律.提出了一种利用小波变换和Hilbert-Huang（HHT）变换相结合来提取相干结构的方法.对壁湍流脉动速度进行HHT变换,通过变换后各模态的能量分析,分离出主要含能模态对应的相干结构.利用小波重构法继续提取未分离的小尺度相干结构.对剩余湍流信号进行概率统计,并比较提取的全部相干结构与原始湍流信号的波形和HHT边际谱,验证了湍流信号既包含非随机的相干结构信号也包含随机的非相干信号.     

海洋石油平台火炬辐射及水幕隔热特征分析

基于海洋石油平台系统特征,比较分析了火炬系统的两种热辐射模型,建立了适用于水幕系统的两通量隔热模型.通过实验数据对比,验证了模型的适用性.结果表明,Thornton辐射模型比API RP 521标准中的方法更为合理;雾场特性参数对水幕系统的隔热效果有着很大的影响,水幕透射率随着液滴出口压力的增大而逐渐减小,但影响幅度逐渐减少.基于该模型所得到的实际海洋石油平台的火炬辐射水幕隔热系统的设计证明了该模型具有较好的合理性及较强的工程适用性.     

沟槽壁湍流减阻机理的氢气泡流动显示及数字图像分析

应用氢气泡流动显示和数字图像处理技术,对微型沟槽壁面平板湍流边界层的减阻机理进行了实验研究.对开口循环水槽中沟槽壁面及光滑平板壁面湍流边界层近壁区高低速条带流动结构及其猝发现象进行了氢气泡流动显示,应用"帧间比较"定量分析方法,获得了水平平面内流向脉动速度、展向脉动速度的平面分布,并对沟槽壁面和平板壁面近壁面区域湍流相干结构的氢气泡流动显示图像进行了比较分析,根据流向脉动速度、展向脉动速度的平面分布分析了沟槽壁面及光滑平板壁面湍流边界层近壁区高低速条带结构的展向尺度特征,从壁湍流相干结构控制的角度研究了沟槽壁面平板湍流边界层的减阻机理.     

壁湍流能谱局部相似性标度的实验研究

采用热线探针测量接近中等Reynolds数的壁湍流流向脉动速度，以Fourier谱分析为基础研究湍流谱中含能区、惯性子区和耗散区之间重叠区的标度特性．实验证实以前报道的高Reynolds数并非是产生-1谱的必要条件，即使在靠近中等Reynolds数时，只要满足高空间分辨率和近壁测量，-1谱标度就会存在；标度范围应以内尺度开始，外尺度结束．实验结果表明近壁含能涡的能谱具有局部相似性；在y＋〉130的对数律层存在-5／3谱重叠标度区；随着远离壁面，Reynolds数增大，惯性子区向低波数延伸；当k1η〉0．1时，对数律层湍流谱曲线重合，显示在黏性耗散作用下Komogorov标度区的湍流能分布具有相似性，呈现局部各向同性的特征．     

湍流及其控制综合性、研究型、开放式教学实验

湍流作为正在发展的流体力学前沿课题，新理论、新方法、新技术日新月异，新发现、新成果、新应用层出不穷。随着湍流研究的不断深入，人们对湍流的认识也在不断深化和发展，需要不断更新对湍流本质机理的认识和理解。湍流研究发展的这些特点对湍流教学改革提供了难得的机遇，同时也对湍流教学提出了更高的要求和挑战，对湍流的教学和研究也应该用发展的观点，与时俱进的观点，跟踪世界湍流研究的最新成果，不断更新教学内容和教学手段。     

湍流边界层多尺度相干结构的子波自相关辨识

采用热线风速仪测量平板湍流边界层的流向速度信号,运用连续子波变换的自相关分析,研究边界层相 干结构的变化规律,提出了子波尺度与涡时间尺度关系的计算式．结果显示,相干结构在时空中呈多尺度分布,在 对数区集中在较大尺度,在缓冲区扩展到较小尺度,越靠近黏性底层,拟序运动越明显,并向更小尺度发展;广泛存 在的相关性很弱的小尺度涡成为数量巨大、含能很少的背景湍流．子波变换的自相关分析可以定性,也可定量显示 涡的时空特性,是研究湍流多尺度相干结构的有效方法．