Rayleigh-Bénard湍流对流实验研究进展

近十年来,人们的注意力集中到关于Ｒｎｙｌｅｉｇｈ－Ｂｅｎａｒｄ硬湍流对流的研究,得到了硬湍流状态下温度场和速度场的主要特征,证实了大尺度环流在热对流中起主导作用等,但对大尺度环流与周围流体及热卷流的相互作用机理还不很清楚,硬湍流是否为Ｒｎｙｌｅｉｇｈ－Ｂｅｎａｒｄ对流的极限状态仍有不同看法,本文将对有关这方面的研究进展作一简要的回顾,并就今后的研究工作发表一些看法．     

湍流热对流中的动力学和传热研究

文章介绍了湍流热对流中流动结构和动力学的实验研究．本文作者通过流动示标和粒子成像测速系统（PIV）的测量，清晰地揭示了对流系统的三维流动结构，发现大尺度环流的角向运动在不同的时间尺度上有不同的表现．通过统计分析，本文作者进一步发现大尺度环流方位角的变化具有布朗棘齿的特性，并且从实验上证明在湍流热对流系统中不同的流动模式的确可以得到不同的传热效率．     

Extended Self Similarity of Passive Scalar in Rayleigh-Bénard Convection Flow Based on Wavelet Transform

Wavetet transform was used to analyze the scaling law of temperature data utilize the method of extended self similarity, presented first by Benzi et al. , to study the scaling exponent of temperature data. The obtained results show that the inertial range is much wider than that one determined directly from the conventional structure function, and find the obtained scaling exponent agrees well with the one obtained from the temperature data in an experiment of wind tunnel. The second one was that, by extending the formula which was proposed by A. Arneodo et al. for extracting the scaling exponentζ(q) of velocity data to temperature data, a newly defined formula which is also based on wavelet transform, and can determine the scaling exponentζ(q) of temperature data was proposed.The obtained results demonstrate that by using the method which is named as WTMM ( wavelet transform maximum modulus )ζ(q) correctly can be extracted.     

雷诺数对湍流特性的影响

主要对近年来关于雷诺数（Ｒｅ）对湍流特性的影响的研究进行了回顾．研究表明除径向偏斜系数和平坦系数分布外,确实存在一个不受Ｒｅ数影响的区域,但对于不同的物理量这一区域的范围是不同的,即使是同一物理量不同研究者的结果亦不尽相同,显示了近壁区流动的复杂性和测量的困难,激光测速技术（ＬＤＶ）由于其具有测量精度高、不干扰流场、空间分辨率细等优点,近年来广泛地应用于对湍流,特别是对湍流近壁区流动特性及Ｒｅ数对湍流统计特性影响等的精细测量,随着ＬＤＶ自身及其它相关测试技术的进一步改进,ＬＤＶ在了解湍流产生机理、能量转换等方面发挥着越来越重要的作用．     

封面说明

左图:用粒子成像测速法测到的湍流热对流系统的瞬时速度场,图中箭头的颜色和长短表示该点的速度大小,方向表示该点的流体速度方向,在图中我们可以清晰的观察到一个尺度为对流槽高度的所谓大尺度环流;右边中间的小图是与左图对应的流动模式卡通图,其中红色的椭圆圈表示大尺度环流,对角上两个蓝色小圆圈表示反向小环流,褐色箭头表示大尺度环流的角向运动方向;最右边的小图是长时间平均后的流动模式,由于大尺度环流的角向运动,中间的流场抵消,只留下了上下底板附近的两个如螺线管般的流动模式.在对流系统中,无论从时间还是空间上看,流场都显示…