基于瞬态三维层析技术的湍流相干结构特征及其控制机理的实验研究

湍流机理一直是流体力学研究的前沿和难点课题，湍流控制因其巨大的经济效益和重要的应用背景，日益受到国际学术界的关注。湍流具有的三维特征使得三维实验技术和测量手段成为湍流机理及演化规律研究的新热点，壁湍流相干结构导致近壁湍流生成和摩擦力加剧，其复杂的时间、三维空间动力学机理阻碍了湍流控制在工程领域的应用。本项目基于瞬态三维激光层析测量技术，展开对湍流空间结构上的三维重建和瞬态流场的时间历程分析，通过三个方向的脉动速度、涡量和雷诺应力等统计量，同时采用三分量热线探针进行测量实验比较，研究三维瞬态湍流相干结构时间历程的动力学演化规律，通过在湍流边界层引入不同形式的射流或吹吸扰动，揭示扰动形式和参数与减阻效果的内在规律，围绕以实现实时主动控制、达到最优扰动质量流为目的，开展基于激光层析的全空间、瞬态湍流边界层射流或吹吸扰动减阻机理的实验研究，获得受扰湍流边界层三维相干结构时空特征的新认知和新理论。