PIV实验研究：近壁方柱绕流湍流场非定常特性分析

"近壁方柱绕流湍流场非定常特性的PIV实验研究" 这篇硕士学位论文主要探讨了近壁方柱绕流湍流场的非定常特性，采用了粒子图像 velocimetry (PIV) 实验技术进行深入研究。PIV 是一种流体动力学中的测量技术，通过追踪颗粒的运动来确定流体的速度场。论文由上海交通大学的万津津撰写，指导教师是刘应征，研究受到国家自然科学基金等多个项目的资助。 论文的核心内容包括以下几个方面： 1. 实验装置设计：作者根据实验需求设计了一个低速循环水槽，这是进行湍流机理实验的基础。此外，还建立了一个高分辨率的PIV系统，用于获取方柱绕流的平均速度场数据，以及一个时序PIV系统，用于捕捉流场的非定常特性。 2. 数据获取与分析：通过PIV测量，论文获得了流场的流线图、剪切力分布和回流间歇因子分布等关键信息。这些数据对于理解流场的动态行为至关重要。 3. 壁面对流动的影响：通过对不同壁面间距（G/D=0.8、0.4、0.2、0.1）的流场进行对比分析，研究发现壁面对方柱绕流的影响显著。当方柱靠近壁面时，壁面的存在会改变旋涡的形成和脱落模式。 4. 非定常特性研究：通过时序PIV的数据，论文进行了频谱分析、相关分析和瞬态流场分析，揭示了方柱后旋涡脱落的频率和形态变化，以及旋涡在方柱尾部的运动、发展和演化过程。 5. 流场压力预测方法：论文探索了一种基于PIV速度场测试结果预测流场压力的方法。在层流和湍流条件下，通过对流动控制方程的分析和简化，得到了压力计算公式，并提出了两种不同的离散方法进行比较和验证。 6. 误差分析：作者对提出的算法进行了验证，并分析了结果中的误差来源，这对于优化和改进预测模型具有重要意义。 关键词涵盖了近壁方柱、尾迹、非定常特性、PIV技术和压力场，这些主题共同构成了论文的主要研究方向和贡献。这项工作对于理解和预测复杂边界条件下的流体流动，特别是在工程应用如流体机械、航空航天等领域具有重要的理论和实践价值。