研制三维合成孔径PIV系统开展壁面湍流三维拉格朗日相干结构的实验研究

项目名称： 研制三维合成孔径PIV系统开展壁面湍流三维拉格朗日相干结构的实验研究

项目编号： No.11172206

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2012

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 王玉春

作者单位： 天津大学

项目金额： 86万元

中文摘要： 拉格朗日相干结构（LCS）的研究已经演化为流动系统研究中最令人振奋的途径之一，然而由于测量技术的制约，壁面湍流三维LCS的实验研究一直未能有效开展。本项目拟开发一种称为三维合成孔径粒子图像测速仪（SAPIV）的新型三维体视数字粒子图像测速系统，该系统以一个视场重叠的相机阵列对流场进行拍摄，利用数字图像重聚焦算法重建流动区域三维空间亮度场，通过三维互相关进行矢量评估，实现对三维流场的高时空分辨率的速度测量。将SAPIV用于壁面湍流实验，可以有效开展壁面湍流的三维拉格朗日相干结构实验研究：（1）通过三维LCS的提取，研究其空间拓扑结构以及时空发展演化规律；（2）将LCS与欧拉方法提取的涡结构进行对比分析，揭示LCS与近壁区的典型流动结构的相互关系，探讨提取湍流中相干结构的客观有效方法；（3）分析LCS在边界层湍流生成事件、能量传递、湍流自持中的地位和作用，为流动控制提供依据。

中文关键词： 湍流边界层；拉格朗日相干结构；粒子图像测速仪；品质因子；滚流

英文摘要：

英文关键词： Turbulence Boundary Layer；Lagrangian Coherent Structure；Particle Image Velocimetry；Quality Factor；Tumble Flow