Введение
1 Обзор теоретических и экспериментальных работ по исследованию импактных струй 12
1.1 Импактная струя 12
1.2 Неустойчивость и когерентные структуры 19
1.2.1 Когерентные структуры и гидродинамическая неустойчивость 20
1.2.2 Подходы к исследованию турбулентных потоков и когерентных структур 28
1.3 Методы управления турбулентными струями 30
2 Методы диагностики турбулентных потоков 36
2.1 Визуализация потоков 36
2.2 Электродиффузионный метод локальной диагностики потоков 39
2.2.1 Суть метода 39
2.2.2 Измерение локальной скорости потока и трения на стенке 41
2.2.3 Измерения фазовой скорости структур и потери симметрии. 46
2.3 Метод цифровой трассерной визуализации (Particle Image Velocimetry) 48
2.3.1 Описание метода 49
2.3.2 Стандартный корреляционный алгоритм расчета поля скорости 51
2.3.3 Отсев и интерполяция векторов 59
2.3.4 Итерационный алгоритм расчета поля скорости 61
2.3.5 Погрешности и динамический диапазон 72
2.3.6 Разработка и тестирование алгоритмов 74
2.3.7 Применение метода PIV для решения практических задач 82
2.3.8 История развития метода 84
2.4 Метод условного осреднения и тройная декомпозиция 87
2.5 Выводы по главе 94
3 Исследование свободной части импактной струи 95
3.1 Описание экспериментальных стендов 95
3.1.1 Описание измерительного комплекса 98
3.2 Эволюция струи на начальном участке 99
3.2.1 Измерения скорости и спектрального состава пульсаций скорости 99
3.3 Статистические характеристики полей скорости 106
3.4 Когерентные структуры в свободной части струи 112
3.4.1 Фазовые скорости когерентных структур 112
3.4.2 Коллективное и парное взаимодействие 113
3.4.3 Условное осреднение полей скорости 115
3.5 Баланс импульса и энергии турбулентности 118
3.5.1 Экспериментальная установка и измерительная система 119
3.5.2 Обработка данных 120
3.5.3 Основные уравнения 121
3.5.4 Свободная струя 123
3.5.5 Импактная струя 125
3.5.6 Заключение по разделу 127
3.6 Выводы по главе 129
4 Исследование пристенной части импактной струи 130
4.1 Скорость в пристенной части струи 130
4.2 Когерентные структуры в пристенной части струи 139
4.2.1 Фазовые скорости 139
4.2.2 Потеря симметрии 143
4.2.3 Локальный нестационарный отрыв потока 147
4.3 Измерения трения на стенке 152
4.3.1 Влияние внешнего возмущения - потока на спектр пульсаций трения 161
4.4 Условное осреднение трения на стенке 165
4.5 Выводы по главе 170
Выводы по работе 171
