近壁流场的热线测速问题

近壁流动或称粘性底层的流动是流体力学重要的研究课题之一,它关系到固体表面和流体之间传热、传质;流动阻力和人工减阻;以及边界层中湍流的猝发和发展等物理机理的研究.本文对本课题的研究现状做了较好的总结,并对今后近壁流动的研究工作提出了自己的看法.     

热线近壁测速的实验研究

本文分别以导热系数相差很大的材料做成实验平板，在常温与加热的情况下，用恒温热线风速仪和不同热线探头，测量了靠近固壁１ｍｍ以内的平板边界层时均流速分布。实验结果表明，有多种因素影响粘性次层流速分布的测量结果。本文展示这些因素，并进行了分析讨论。     

一种测量低密度混合流场浓度的新方法──热线法

本文介绍了一种测量低密度混合流场浓度的方法，采用热线浓度探头对Ａｉｒ－Ｈｅ组成的混合体系进行了标定测试。在不同真空度和不同结构探头下进行了一系列对比试验。同时考察了它们对测试精度的影响。     

水下条纹沟槽表面近壁区流场的数值分析

近年来对于水下条纹沟槽表面减阻的研究多集中在试验方面,理论分析和数值计算进行的却不多。而由于受实验条件的限制,条纹沟槽表面减阻的微观机理也一直没有搞清楚。本文正是通过理论方面的分析和计算来进一步揭示条纹沟槽表面的微观流场。首先基于“第二涡群”论对条纹沟槽表面流场的减阻特性进行了理论分析,阐述了其减阻机理;在此基础上采用B．L两层代数模型,建立了条纹沟槽表面水下流场的简化数学模型;并利用有限差分法对近壁区流场进行了数值计算．首次通过理论计算的方法获得了条纹沟槽表面水下微观流场的速度分布;为以后进一步从理论和实验上研究条纹沟槽减阻特性奠定了重要的基础。     

用热线风速仪同时测量流场速度与温度

本文对流体力学实验研究中广泛使用的热线风速仪常用的测温和测速方法进行了改进，提出了一种同时测量流场速度与温度的方法。与分时测量相比，此方法具有较高的准确性。因此，本方法将有助于全面分析速度场与温度场的相互影响与关系。     

近壁湍流统计性质研究

采用大涡模拟方法,模拟了槽道湍流,得到了不同雷诺数下槽道湍流的结果. 在此基础上,研究了平均速度、雷诺应力、脉动动能和脉动速度均方根的分布;讨论了平均速度的壁面律问题;给出了雷诺应力、脉动动能和脉动速度均方根随雷诺数的变化规律,其中雷诺应力、脉动动能给出了定量公式.      

气流流场的高分辨激光光谱法测量

对高分辨率激光光谱技术用于气流流场的测量方法进行了探讨．利用不同波长光波频率的自动扫描进行了静态和动态、单向和相向光的吸收光谱测量,得到了初步的实验结果,并对实验中的关键技术及难点进行了讨论     

纵向涡对近壁湍流影响的激光测试

用激光测试方法详细地研究了单涡、上洗双涡、下洗双涡对近壁湍流的影响．在涡的下洗区，流体流速高，湍流度低，流体流向壁面；在涡的上洗区，流体流速低，湍流度高，流体远离壁面     

脉冲热线空间速度探针的研制与应用

本文研制了脉冲热线空间速度探针，对其空间结构及特性进行了分析，给出了测量雷诺应力的方法与应用实例     

水下爆炸近壁面流场局部空化形成机理

为深入认识水下爆炸近壁面流场局部空化的形成机理,采用自行研制的转镜式分幅相机,获得了炸药水下爆炸近壁面流场局部空化效应的光学图像,结合数值模拟和Taylor平面波理论、空泡动力学理论,分析了近壁面空化效应的形成过程。结果表明：界面反射的稀疏波作用和水中空化核的膨胀发展是水下爆炸近壁面流场空化效应形成的原因;外界流场压力对空泡初期膨胀运动影响较小,对空泡后期运动行为影响较大;低压环境下不同尺度空泡的运动行为存在较大差异,小尺度空泡（半径小于10μm）在低压环境下处于快速膨胀、溃灭状态,对流场空化影响较小;大尺度空泡（半径大于10μm）可失去稳定性,半径持续增大,对流场空化区的形成影响较大;水中不同尺寸空泡空间分布的随机性可导致空化区成长过程中呈现非规则形状。     

高超声速流场激光测速技术研究进展

高超声速气流条件下飞行器内/外部流动中存在强湍流及脉动、边界层转捩、激波-边界层干扰和高温真实气体效应等耦合效应,表征该非定常流动现象对飞行器气动力、气动热以及目标光电特性等产生的影响是高超声速流动研究中的前沿课题.速度作为表征流动过程最重要的参数之一,准确的速度测量对于深入理解上述复杂流动-传输机理以及高超声速飞行器设计具有重要指导意义.文章针对高超声速流场速度测量中几种常用的非接触式激光测试技术进行了综述,主要包括基于空间法的粒子图像测速,基于激光吸收光谱、激光诱导荧光和瑞利散射的多普勒测速,基于飞行时间法的分子标记测速,以及基于流场折射率的聚焦激光差分干涉测速技术.首先简要介绍每种激光测速技术的基本原理,然后进一步介绍该技术在高超声速自由流、层/湍流边界层、激波/边界层干扰、尾流或其他复杂流动区域的速度及其脉动度测量等方面的典型应用,分析各种技术环境适用性及面临的局限性和挑战.最后对基于激光技术的高超声速流场速度测量进行了总结及发展趋势展望.     

贯流风机流场的实验和数值研究

贯流风机流场的分析研究是对其进行结构调整、性能优化的前提。本文运用烟迹和闪光照相的方法对贯流风机的内部流动进行了流场显示研究，得到了瞬态流场照片，并通过多点总压和静压测量得到了速度分布。本文还对贯流风机的流场进行了数值模拟。结果表明：数值计算与实验结果符合得较好，这两者的结合是研究贯流风机流动和改进其性能的有效手段。本文最后就贯流风机的噪声进行了初步研究，得出了一些有价值的结果。     

极低风速下热线测量的方向特性

在风速为6～30m/s的范围内,许多研究表明可近似认为热线探针的偏角因子K1和倾角因子K2不随风速变化,倾角θ对K1及偏角ψ对K2也近似认为没有影响,一般采用k1≈0.2,K2≈1.02.然而在极低风速下,特别是1m/s以下,由于热线的传热机理发生变化,所以K1和K2也出现了显著的变化.本文对单丝探针和双丝探针方向特性进行了探讨性的研究,实验表明,风速小于3m/s时,K1和K2随速度发生变化,且θ对K1以及ψ对K2都有影响.当取ψ和θ为90°时,K1和K2在整个角度范围内计算速度的误差较小.     

槽道湍流近壁结构的DPIV观测实验

采用DPIV系统(由两台CCD相机组成)对槽道湍流进行速度场时间历程的观测实验,通 过对大量测量结果的综合分析,取得了槽道湍流近壁结构的空间结构及其时间演化过程特征 的结果,可以揭示上扫下掠、湍流瞬时速度型等现象与大尺度涡演化的物理关系,解释若干 湍流大尺度结构的特征机理,还表明DPIV系统提供了一种定量观测湍流的时空结构特征的手 段.     

壁湍流扩展的自相似标度律的实验研究

对风洞中零压力梯度平板湍流边界层进行了实验研究，用热线风速仪测量了不同法向位置的脉动速度，研究了湍流边界层不同法向位置速度结构函数的扩展的自相似标度律。     

弹道靶线圈法测速的研究

本文介绍了一种新的用于弹道靶实验的测速方法.该方法用线圈作为测速的探测装置,结合自行设计的计时装置——单次双路测速仪,组成一套测速设备.实验表明,该设备装置简单,造价低,抗干扰能力强,对模型无破坏作用,测量精度高.本方法在目前国内弹道靶实验中尚属首次使用.     

冲击高度对半封闭紊流冲击射流流场影响的实验研究

采用热线风速仪给出了在半封闭、雷诺数为23000时四种不同的冲击高度下紊流冲击射流流场的详细的测量结果,并与文献结果作了比较。表明壁面的“阻尼”影响主要集中在近壁面0.5D以内,在径向上流动既有顺压梯度,又有逆压梯度。小板间距时径向速度曲线下降得比大板间距时明显要快,且曲线的峰值也稍大;在r/D≤1.0的区间内,板间距为2和4时紊动能的数值大小和分布趋势与板间距为6和8时的不同,在其它位置紊动能的分布趋势基本一致,只是大板间距下的值较大;流动结构在z4和z6之间发生了较大的变化,这种变化与势流核心区有关,在势流核心区的顶端以及下游的一段距离内紊流度都很高。     

壁湍流温度扩展的自相似性及其层次结构模型

用热线风速仪测量了风洞中壁面加热平板湍流边界层不同法向位置的温度信号,研究了温度结构函数扩展的自相似性及其层次结构模型与湍流平均流场的非均匀性的关系。     

低密度流场的光学测量

用灵敏度四倍于Mach-Zehnder干涉仪的多波长多光束Fabry-Perot干涉仪对较低密度流场进行了测量.根据二维射流混合理论,在混合气体摩尔比不变的条件下,导出了描述流场光学质量的 Strehl 比与压力 p 的关系式,并进行了实验验证.结果表明,换算值与实验值吻合很好.从而为低密度流场中光学质量的模拟和估算提供了一种分析处理的方法.     

用丁二酮激光诱导磷光测量流场可能性的研究

对混合在氮气中丁二酮三重态~3Au的激光诱导磷光性质的实验结果表明,磷光寿命是温度的函数,与密度及浓度无关;而初始磷光强度是密度的线性函数,对温度变化不敏感,用观察氮气中少量丁二酮磷光寿命与磷光初始强度的方法可以测量流场的温度与密度分布,磷光寿命长的特点可以用来测量速度分布,它在很大程度上克服了多普勒测速中因固体微粒质量大而滞后于气流的问题,因而可以在具有高加速度的流场中使用,本文还对磷光衰减机理进行了分析,结果与实验一致,上述同时测温度与密度的方法尚未见诸文献报道。