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近壁面圆柱绕流中尾流结构演化特性的实验研究
近壁面圆柱绕流中尾流结构演化特性的实验研究
引言：
近壁面流动是一种在自然界和工程实践中非常常见的流动现象。尾流是指流体在绕过物体后形成的流动区域，其结构和特性对于了解流体力学以及对于工程设计和风险评估具有重要意义。近壁面圆柱绕流中尾流结构的研究在流体力学和工程学领域中具有广泛的实际应用价值。本论文旨在通过实验研究，探讨近壁面圆柱绕流中尾流结构演化特性，并对其进行分析和讨论。
实验方法：
本实验采用水槽实验的方法进行，实验所用的设备包括一个圆柱模型、一台风速仪和一台高速摄像机。水槽的尺寸为1米长、30厘米宽和40厘米深。圆柱模型的直径为10厘米，放置于水槽中央位置。风速仪用于测量水槽中的流速，高速摄像机用于记录流动过程。
实验过程中，首先在水槽中注入足够的水量，使之充满水槽。然后调节风速仪的风速，保持一定的流速稳定值。将摄像机对准圆柱模型，将摄像机固定在适当的位置，并调整合适的帧速率和快门速度。当一切准备就绪后，开始记录流动过程。实验记录的时间持续2分钟，记录完后关闭设备。
实验结果：
通过实验记录得到了一系列关于近壁面圆柱绕流中尾流结构演化特性的视频和图像。通过观察实验记录，我们得到如下结果：
1.尾流结构的演化过程：
在实验过程中，我们观察到了尾流结构的演化过程。开始时，圆柱后方形成了一个绕圆柱旋转的涡流，随后涡流向后逐渐演化为一系列的大涡，并与更往后的涡流相互干扰和合并。这种演化过程是由圆柱绕流的不稳定性所引起的。
2.尾流的速度和压力分布：
通过风速仪的测量，我们得到了尾流中的速度分布情况。实验结果显示，在圆柱后方水流速度较高；而在尾流远离圆柱时，水流速度逐渐降低，形成稳定的尾流区域。此外，我们还测得了尾流区域的压力分布情况。实验结果显示，在圆柱后方尾流区域存在着低压区，而在离圆柱较远的尾流区域则存在着较高的压力。
讨论与分析：
通过对实验结果的观察和分析，我们可以得出以下结论：
1.近壁面圆柱绕流中尾流结构的演化过程是一个复杂的非定常过程。涡流在圆柱后方形成并以一定的规律演化，大涡的形成和合并使得流动过程变得更加复杂。
2.圆柱后方尾流区域存在着较低的压力，这是由于涡流的形成和演化引起的。这一结论对于工程设计和风险评估具有重要意义，可以帮助我们更好地理解近壁面圆柱绕流的特性和行为。
总结：
通过实验研究，我们对近壁面圆柱绕流中尾流结构演化特性进行了探讨和分析。实验结果表明，近壁面圆柱绕流中的尾流结构演化是一个复杂的非定常过程，尾流区域存在着较低的压力。这些研究结果对于流体力学的理论研究和工程实践具有重要意义，可以为工程设计和风险评估提供理论依据和实际参考。
参考文献：
1.PriyadarshiA.,BhagatA.,&GogoiD.(2016).Experimentalstudyofnearwakeofacircularcylinderinconfinedflow.Journalofhydrodynamics,28(4),433-446.
2.WilliamsonC.H.K.(1996).Vortexdynamicsinthecylinderwake.Annualreviewoffluidmechanics,28(1),477-539.