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沟槽超疏水复合壁面湍流边界层减阻机理的TRPIV实验研究
被引量：
9
1
作者
刘丽霞
王康俊
+2 位作者
王鑫蔚
田海平
姜楠
《实验流体力学》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第1期117-125,共9页
利用TRPIV实验分别测量了湍流边界层在亲水壁面、超疏水壁面以及沟槽超疏水复合壁面上的瞬时速度场,对比分析了3种壁面的摩擦阻力,发现沟槽超疏水复合壁面的减阻率能够达到20.7%,而超疏水壁面只有14.6%。通过对比分析湍流边界层在3种壁...
利用TRPIV实验分别测量了湍流边界层在亲水壁面、超疏水壁面以及沟槽超疏水复合壁面上的瞬时速度场,对比分析了3种壁面的摩擦阻力,发现沟槽超疏水复合壁面的减阻率能够达到20.7%,而超疏水壁面只有14.6%。通过对比分析湍流边界层在3种壁面上的湍流脉动强度,发现法向湍流脉动强度在3种壁面上无明显变化,而在y^(+)<150区域的同一法向高度上,流向湍流脉动强度在沟槽超疏水复合壁面上相对于亲水壁面的减小程度比超疏水壁面更高。为了进一步研究不同尺度的湍流脉动在不同壁面的变化情况,本文采用基于傅里叶变换的空间滤波法,将瞬时脉动速度场分解为空间流向波长大于δ的大尺度部分和波长小于δ的小尺度部分,发现超疏水壁面和沟槽超疏水复合壁面对大尺度流向湍流脉动强度的抑制作用可以到达y^(+)=150的法向位置,而对小尺度流向湍流脉动强度的抑制作用只能到达y^(+)=100的法向位置。采用以顺向涡为条件的大尺度脉动速度的条件相位平均方法,发现在y_(ref)=0.1δ处超疏水壁面和沟槽超疏水复合壁面相比于亲水壁面都存在正的大尺度流向脉动与负的法向脉动增强、负的大尺度流向脉动与正的法向脉动减弱以及脉动速度的0等值线偏离条件相位平均参考点的趋势,且沟槽超疏水复合壁面的移动趋势最弱。通过对比3种壁面不同法向高度的顺向涡强度值,同法向高度上亲水壁面、超疏水壁面以及沟槽超疏水复合壁面的涡强度值依次减弱,表明沟槽超疏水复合壁面比超疏水壁面能更有效地抑制近壁区涡结构的运动,从而实现更好的减阻效果。
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关键词
减阻
沟槽超疏水复合壁面
TRPIV
空间滤波
条件相位平均
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职称材料
题名
沟槽超疏水复合壁面湍流边界层减阻机理的TRPIV实验研究
被引量：
9
1
作者
刘丽霞
王康俊
王鑫蔚
田海平
姜楠
机构
天津大学机械工程学院
天津市现代工程力学重点实验室
太原理工大学机械与运载工程学院
出处
《实验流体力学》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第1期117-125,共9页
基金
国家自然科学基金(11732010,11972251,11872272,11902218,11802195)
国家重点研发计划资助项目(2018YFC0705300)。
文摘
利用TRPIV实验分别测量了湍流边界层在亲水壁面、超疏水壁面以及沟槽超疏水复合壁面上的瞬时速度场,对比分析了3种壁面的摩擦阻力,发现沟槽超疏水复合壁面的减阻率能够达到20.7%,而超疏水壁面只有14.6%。通过对比分析湍流边界层在3种壁面上的湍流脉动强度,发现法向湍流脉动强度在3种壁面上无明显变化,而在y^(+)<150区域的同一法向高度上,流向湍流脉动强度在沟槽超疏水复合壁面上相对于亲水壁面的减小程度比超疏水壁面更高。为了进一步研究不同尺度的湍流脉动在不同壁面的变化情况,本文采用基于傅里叶变换的空间滤波法,将瞬时脉动速度场分解为空间流向波长大于δ的大尺度部分和波长小于δ的小尺度部分,发现超疏水壁面和沟槽超疏水复合壁面对大尺度流向湍流脉动强度的抑制作用可以到达y^(+)=150的法向位置,而对小尺度流向湍流脉动强度的抑制作用只能到达y^(+)=100的法向位置。采用以顺向涡为条件的大尺度脉动速度的条件相位平均方法,发现在y_(ref)=0.1δ处超疏水壁面和沟槽超疏水复合壁面相比于亲水壁面都存在正的大尺度流向脉动与负的法向脉动增强、负的大尺度流向脉动与正的法向脉动减弱以及脉动速度的0等值线偏离条件相位平均参考点的趋势,且沟槽超疏水复合壁面的移动趋势最弱。通过对比3种壁面不同法向高度的顺向涡强度值,同法向高度上亲水壁面、超疏水壁面以及沟槽超疏水复合壁面的涡强度值依次减弱,表明沟槽超疏水复合壁面比超疏水壁面能更有效地抑制近壁区涡结构的运动,从而实现更好的减阻效果。
关键词
减阻
沟槽超疏水复合壁面
TRPIV
空间滤波
条件相位平均
Keywords
drag reduction
superhydrophobic-riblet surface
TRPIV
spatial filtering
con-ditional phase average
分类号
O357.5 [理学—流体力学]
O357.4 [理学—流体力学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
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1
沟槽超疏水复合壁面湍流边界层减阻机理的TRPIV实验研究
刘丽霞
王康俊
王鑫蔚
田海平
姜楠
《实验流体力学》
CAS
CSCD
北大核心
2021
9
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