极低湍流度下翼型近场尾流雷诺切应力的分布ξ.pdfVIP

第 14 卷　第 2 期 应 用 力 学 学 报 . 14　 . 2 V o l N o 1997 年 6 月 CH INESE JOURNAL OF APPL IED M ECHAN ICS Jun. 1997 极低湍流度下翼型近场尾流 雷诺切应力的分布 何克敏　白存儒 ( 西北工业大学　西安　710072) 摘　　要 简述了在西北工业大学低湍流度风洞中, 用热线风速仪测量翼型边界层及近场 尾流中速度型、湍流强度、雷诺正应力及切应力等的简况; 文中着重分析了极低湍流 ( ) 度下 002% 试验所得近场尾流中雷诺切应力的分布规律。结果表明, 在尾流宽度方 向及流动方向均有明显的规律性, 且与常规风洞湍流度下结果相比, 其有关特征值明 显偏低。 关键词: 翼型; 低湍流度; 近场尾流; 雷诺切应力 1　引　言 近 20 多年来, 在湍流边界层及自由湍流混合等问题的研究中, 各种湍流模型已迅速发 展[ 13 ] , 有关的试验研究工作也在不断进行[ 47 ] 。气动物体后缘下游流场中最基本的物理过程就 是自由湍流混合, 这方面湍流特性的研究与翼型性能及涡轮叶片性能的改善都密切相关, 且对 后缘附近噪声源分布的探讨有重要意义。与分析其它湍流剪切流动类似, 自由湍流混合解析模 型常须了解翼型后缘附近雷诺切应力等各种湍流量的分布规律及其和湍流动能间的相关特 性。 B radshaw 等[ 810 ] 在研究湍流自由混合中通过实验取得了在边界层、尾流及射流的移测剖 面中的比例常数。本课题组自 1986 年以来, 曾陆续进行研究, 得出四点较新结论[ 11, 12 ]; 但关于 湍流度变化时的影响, 当时尚无条件进行试验研究。因此, 近年来, 利用西北工业大学新建的低 ( ) ( ) 变 湍流度风洞已经并将继续对这一问题深入探讨。首先在极低的湍流度 002% 下, 用热线 风速仪在对称翼型边界层及近场尾流中 20 多个剖面上同时测取了时均速度型、湍流强度、雷 诺正应力及切应力等湍流量的分布。本文仅重点讨论其近场尾流中的雷诺切应力分布规律, 并 本文系航空科学基金资助项目 来稿日期: © 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 20 应 用 力 学 学 报 第 14 卷 初步讨论了这些切应力与其由相应的正应力所得之湍流动能间的相关特性。 2　试验设备及过程 试验在湍流度很低而变湍流度能力又很强的“西北工业大学低湍流度风洞”中进行[ 13 ]。本 期试验湍流度 002% , 0 °迎角, 风速 30 米秒,NA CA 0012 翼型模型, 弦长 c 为 03 米, 翼弦雷 6 诺数 06 × 10 。主要仪器为恒温型热线风速仪系统, 使用小型“X ”探头及位移步长可小于 ( ) ( ) 01mm 的高精度步进机构。取翼型后缘为原点, y