基于AT89C51和DS18B20的壁面坐温度测量系统研究与验证

本篇文章主要探讨了基于AT89C51微控制器和DS18B20温度传感器的壁面坐标的最简温度测量系统设计。作者李新亮在硕士或博士研究工作中，针对槽道湍流的直接数值模拟进行了深入研究。该研究旨在理解并模拟壁面附近的流体动力学行为，如脉动速度、剪切应力分布以及湍流机理。 首先，文章通过实验数据（Kreplin et al., 1979）与作者的计算结果进行对比，展示了壁面坐标的下脉动速度的均方根变化，表明理论模型与实验结果之间存在良好的一致性。图3.7中的数据揭示了壁面附近流动的特征，对于理解湍流的动力学特性至关重要。 接下来，雷诺剪切应力和总体剪应力的分布图显示了湍流区域内的剪切力分布情况。总剪应力的线性分布表明模拟已经达到了统计平衡状态，而雷诺剪切应力在大部分区域与总剪应力接近，强调了雷诺数主导的湍流区域和粘性效应的相对较小作用。 图3.9展示了脉动速度偏斜因子的分布，这是一种高阶统计量，对小尺度脉动敏感。作者的结果与KMM方法的结果吻合良好，证实了数据的准确性。这种吻合度验证了作者在模拟过程中的数据处理和分析方法的有效性。 图3.10和图3.11以及图3.12和图3.13分别展示了特定位置（y=-0.968）处的脉动速度的展向和流向关联量，这些图有助于进一步理解流体的动态相互作用和能量转移。这些关联量的计算和可视化提供了关于湍流流场结构的深入洞察。 在整个研究过程中，作者采用了非等距网格的迎风紧致格式进行数值模拟，并对其精度和混淆误差进行了分析，以确保计算的可靠性。此外，文章还涉及了不可压N-S方程的高效算法，以及三维和二维槽道湍流的直接数值模拟，探究了流场特征和非线性行为。 通过这些研究，李新亮不仅深化了对槽道湍流的理解，而且发展了高效的数值模拟技术，为未来类似领域的研究奠定了基础。论文还包含了一套完整的分析方法和研究成果，为湍流数值模拟领域的进一步发展做出了贡献。