高分辨率粒子示踪测速技术在光滑明渠紊流黏性底层测量中的应用

• 作者: 李丹勋 王兴奎 苗蔚 钟强
• 来源期刊: 水利学报
• 学科: 工学
• 关键词: HR-PTV 黏性底层 流速分布 偏态 峰度
• 年，卷（期）: 2014,（5）
• 页码范围: 513-520
• 页数: 8页
• 分类号: O357.5+4|TV131.2+1
• 字数: 5784字
• 语种: 中文
• DOI: 10.13243/j.cnki.slxb.2014.05.002

摘要

在光滑明渠紊动水流的研究中，黏性底层具有重要的作用，壁面剪切应力与涡量均源于此流区。由于充分发展明渠紊流的黏性底层的物理尺度在0.1 mm量级，常规方法难以实际测量该区内的速度分布。本文构建了测量黏性底层的高分辨率HR-PTV与测量全流区的普通PIV的耦合测量系统，对光滑明渠紊流黏性底层的流动特性进行了研究。HR-PTV系统采用阈值递增法、灰度截断、椭圆度与充实度指标等方法进行图像处理得到清晰的粒子图像；使用匹配几率法对粒子坐标进行匹配，计算粒子速度。得到了明渠紊流黏性底层（0.3 mm以内）的平均流速、紊动强度、偏态系数和峰度系数的垂线分布。从拟合的平均流速分布得出摩阻流速u*，结果与牛顿流体本构方程一致；黏性底层与全流区的时均流速、紊动强度和雷诺应力均能用拟合所得的u*合理无量纲化，并能光滑连接，表明由此得出的u*适用于全流区。将明渠紊流的各种分布与封闭槽道流DNS数据进行对比，验证了HR-PTV在黏性底层所得各阶速度矩的准确性。

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	李丹勋	清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室	56	510	13.0	20.0
2	钟强	清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室	13	94	5.0	9.0
3	王兴奎	清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室	106	1452	21.0	32.0
4	苗蔚	清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室	7	63	4.0	7.0