噪声与振动控制

噪声与振动控制 ›› 2024, Vol. 44 ›› Issue (6): 16-22.

• 振动理论与数值解法 • 上一篇    下一篇

平面槽道湍流壁面脉动压力的特性与机理研究

李昌龙1，黄修长1, 2，杨咏2   

  1. （ 1. 上海交通大学机械系统与振动全国重点实验室，上海200240；
    2. 上海船舶设备研究所船舶与海洋工程特种装备和动力系统国家工程研究中心，上海200031 ）
  • 收稿日期:2022-12-12 修回日期:2023-09-17 出版日期:2024-12-18 发布日期:2024-12-18

Characteristics and Mechanism of Fluctuating Pressure on TurbulentWall Surface in Planar Channel Flow

  • Received:2022-12-12 Revised:2023-09-17 Online:2024-12-18 Published:2024-12-18

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摘要： 以平面槽道湍流壁面脉动压力特性以及边界层速度源项对壁面脉动压力的贡献为研究关注点。基于约翰霍普金斯大学湍流数据库中的平面槽道流直接数值模拟数据，利用格林函数求解泊松方程构建边界层速度源项与壁面脉动压力的理论关系，通过傅里叶变换计算壁面脉动压力谱和边界层速度源项分压谱，揭示壁面脉动压力谱的波数-频率域的特性，对比分析边界层不同区域不同源项对壁面脉动压力的贡献。结果表明，壁面压力自功率谱在低频、中频和高频段的形状分别为ω2、ω-0.775和ω-5；波数-频率谱中迁移脊在波数130 rad/m、频率120 rad/s 区域，揭示湍流涡旋结构迁移速度为0.54 倍流速；壁面脉动压力主要由速度场源中平均剪切湍流作用项Pms与湍流-湍流作用项Ptt共同影响，Pms贡献占主导。

关键词: 振动与波, 平面槽道湍流, 壁面脉动压力, 特性, 机理, 边界层