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钝体近尾迹数据处理中湍流相干结构获取方法研究
钝体近尾迹数据处理中湍流相干结构获取方法研究
摘要
本论文提出了一种钝体近尾迹数据处理中湍流相干结构获取的方法。针对湍流相干结构是湍流流场中存在的规律性现象，是研究湍流流场的重要方法之一。在传统的湍流相干结构研究中，对于近壁区域流场的研究更为困难，因为在靠近壁面的局部区域，湍流结构复杂且有序性较弱。因此，本文通过对近尾迹流场的处理，成功获取了湍流相干结构的相关信息，并且对比了传统方法的差异。
本文首先介绍了湍流相干结构的概念、特点和研究现状。接着阐述了本文所采用的处理方法，包括差分法、平滑处理和相关系数计算等。本文还对数据处理过程中的一些技术细节进行了详细讲解。通过对比实验，本文证明了所提出的方法不仅能够有效提取湍流相干结构信息，而且可以显著提高计算效率和精度。
关键词：湍流相干结构，钝体近尾迹，数据处理，差分法，平滑处理，相关系数计算
Abstract
Thispaperpresentsamethodforobtainingturbulentcoherentstructuresinhandlingthedataofabluntbodynearthewake.Turbulentcoherentstructureisaregularphenomenonoccurringinturbulentflowfield,whichisoneoftheimportantmethodsforstudyingturbulentflowfield.Inthetraditionalresearchofturbulentcoherentstructure,itismoredifficulttostudytheflowfieldinthenear-wallzone,becausetheturbulentstructureismorecomplexandlessorderlyinthelocalareanearthewall.Therefore,thispapergainedtherelatedinformationofturbulencecoherentstructuresbyprocessingtheflowfieldnearthewake,andcomparedthedifferencewiththetraditionalmethod.
Thispaperfirstlyintroducestheconcept,characteristicsandresearchstatusofturbulentcoherentstructures.Then,theprocessingmethodsusedinthispaperareelaborated,includingdifferentialmethod,smoothprocessingandcorrelationcoefficientcalculation.Sometechnicaldetailsinthedataprocessingprocessareexplainedindetailinthispaper.Throughcomparativeexperiments,thispaperprovesthattheproposedmethodnotonlyeffectivelyextractstheinformationofturbulentcoherentstructures,butalsosignificantlyimprovesthecalculationefficiencyandaccuracy.
Keywords:Turbulentcoherentstructures,Bluntbodynearwake,Dataprocessing,Differentialmethod,Smoothprocessing,Correlationcoefficientcalculation
1.引言
湍流流场具有高度不规则和随机性的特点，其研究一直是流体力学领域内的重要研究方向之一。湍流流场广泛存在于众多领域，如气象、航空航天、工程、地质和生物等。在研究湍流流场的过程中，湍流相干结构是研究湍流流场的重要方法之一。其通过对湍流流场的处理，得到了许多关于湍流结构的重要、有规律的信息。随着计算机技术的不断发展，计算流体力学（CFD）在湍流相干结构的研究方面得到了越来越广泛的应用。
2.湍流相干结构的研究现状
湍流相干结构是指那些在湍流流场中展现出相对规则性、不易被瞬时扰动破坏的大尺度空间构造形态。这种结构形态常常与湍流流场中所携带的物理信息有很强的相关性，本身也是展现物理现象的重要表现形式之一。相比于其他湍流流场中的结构形态，如湍涡、湍漩和涡核等，相干结构的尺度更大、存在时间更长、