不同排列粗糙元对湍流拟序结构的影响

采用氢气泡流动显示技术,研究了壁面不同排列粗糙元对近壁湍流拟序结构的影响。实验中基于平均速度和水力直径的雷诺数分别为14300、31200、48000。氢泡丝上游布置的离散粗糙元直径为2.3、4和6mm,得到了光滑壁面和5种不同排列方式的离散粗糙元壁面湍流条带和湍流斑块特征。结果发现:相同雷诺数和相同排列方式下条带间距随着粗糙元直径增大而减小,条带或湍流斑块高度随粗糙元直径的增大而增大。对于不同粗糙元排列方式,当展向间距为0、流向间距为粗糙元直径4倍时,条带消失,出现大量混乱的湍流斑块,且此时湍流斑块高度最大,表明此种排列方式对壁湍流拟序结构影响最大。布有粗糙元时条带间距均比光滑壁面小,条带或湍流斑块高度均比光滑壁面大。该研究对于壁湍流控制的工程应用具有指导意义。