Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Cấu trúc nhất quán ba chiều trong dòng chảy tách rời và tái gắn trên bậc thang hướng về phía sau
Tóm tắt
Một nghiên cứu thực nghiệm đã được tiến hành để làm rõ cấu trúc xoáy quy mô lớn trong dòng chảy tách rời và tái gắn qua một bậc thang hướng về phía sau. Số Reynolds dựa trên chiều cao bậc thang (H) là Re_H=33,000. Cấu trúc xoáy quy mô lớn được khảo sát bằng cách thực hiện các phép đo vận tốc ba chiều tại vùng hồi lưu (x/H=4.0) và vùng tái gắn (x/H=7.5). Một mảng microfon 32 kênh kéo dài theo hướng dòng chảy và chiều ngang đã được sử dụng để cảm nhận sự dao động áp suất tại bề mặt. Mối liên hệ giữa trường dòng chảy và chế độ không gian liên quan của trường áp suất đã được xác định bằng cách nghiên cứu lọc hộp không gian. Từ chế độ không gian liên quan của sự dao động áp suất tường, một kỹ thuật trung bình có điều kiện đã được áp dụng để đặc trưng hóa cấu trúc nhất quán. Thêm vào đó, mối tương quan chéo giữa vận tốc và sự dao động áp suất tường đã được tính toán để xác định cấu trúc và quy mô chiều dài của xoáy quy mô lớn. Kết quả tương quan chéo cho thấy rằng các xoáy tóc chóp quy mô lớn có cấu trúc ba chiều, phù hợp với các phát hiện trước đó. Kết quả hiện tại rõ ràng cho thấy sự phát triển và kéo dài về phía hạ lưu của các xoáy tóc chóp.
Từ khóa
#cấu trúc nhất quán #cấu trúc xoáy #dòng chảy tách rời #phân tích tương quan chéoTài liệu tham khảo
Brederode V de, Bradshaw P (1978) Influence of the side walls on the turbulent center-plane boundary-layer in a squareduct. J Fluid Eng 100:91–96
Cherry NJ, Hillier R, Latour MEMP (1984) Unsteady measurements in a separated and reattaching flow. J Fluid Mech 144:13–46
Chun KB, Sung HJ (1996) Control of turbulent separated flow over a backward-facing step. Exp Fluids 21:417–426
Devenport WJ, Sutton EP (1991) Near-wall behavior of separated and reattaching flows. AIAA J 29:25–31
Driver DM, Seegmiller HL, Marvin JG (1987) Time-dependent behavior of a reattaching shear layer. AIAA J 25:914–919
Eaton JK, Johnston JP (1981) A review of research on subsonic turbulent flow reattachment. AIAA J 19:1093–1100
Eaton JK, Johnston JP (1982) Low frequency unsteadiness of a reattaching turbulent shear layer. In: Durst et al (eds) Turbulent shear flows III. Springer, Berlin Heidelberg New York, pp 162–170
Heenan AF, Morrison JF (1998) Passive control of pressure fluctuations generated by separated flow. AIAA J 36:1014–1022
Hijikata K, Suzuki Y, Iwana K (1996) Flow visualization by velocity-pressure cross correlation. J Fluids Eng 118:486–493
Kiya M, Sasaki K (1983) Structure of a turbulent separation bubble. J Fluid Mech 137:83–113
Kiya M, Sasaki K (1985) Structure of large-scale vortices and unsteady reverse flow in the reattaching zone of a turbulent separation bubble. J Fluid Mech 154:463–491
Le H, Moin P (1994) Direct numerical simulation of turbulent flow over a backward facing step. Report No. TF-58, Department of Mechanical Engineering, Stanford University
Lee I, Sung HJ (2001) Characteristics of wall pressure fluctuations in separated flows over a backward-facing step: Part I. Time-mean statistics and cross-spectral analyses. Exp Fluids 30:262–272
Lee I, Sung HJ (2002) Multiple-arrayed pressure measurement for investigation of the unsteady flow structure of a reattaching shear layer. J Fluid Mech 463:377–402
Maidanik G, Jorgensen DW (1967) Boundary wave vector filters for the study of the pressure field in a turbulent boundary layer. J Acoust Soc Am 42:494–501
Shih C, Ho CM (1994) Three-dimensional recirculation flow in a backward facing step. J Fluids Eng 116:228–232
Silveira Neto A, Grand D, Mëtais O, Lesieur M (1993) A numerical investigation of the coherent vortices in turbulence behind a backward-facing step. J Fluid Mech 256:1–25