基于小波的光学流速度测量（wOFV）在壁面有界湍流中的评估与应用
流体动力学
2023-10-09 v1
摘要
本文评估了一种基于小波的光学流速度测量（wOFV）算法从壁面有界湍流中粒子图像提取高精度、高分辨率速度场的性能。wOFV 首先使用由湍流边界层通道流 DNS 生成的合成粒子图像进行评估。量化了 wOFV 对正则化参数（lambda）的敏感性，并与 PIV 结果进行比较。合成粒子图像上的结果表明，根据所分析边界层区域的不同，对欠正则化或过度正则化的敏感性存在差异。合成数据表明，在较宽的 lambda 范围内，wOFV 在矢量精度上可适度优于 PIV。wOFV 在分辨黏性底层和获取高精度的壁面剪应力估计方面表现出明显优于 PIV 的优势。wOFV 还被应用于发展型湍流边界层的实验数据。总体而言，wOFV 与 PIV 及 PIV + PTV 均表现出良好一致性。然而，wOFV 能成功分辨壁面剪应力，并正确地将边界层流向速度归一化为壁面单位，而 PIV 与 PIV + PTV 表现出较大偏差。对湍流速度脉动的的分析显示，PIV 在靠近壁面处出现虚假结果，导致显著夸大且非物理的湍流强度。PIV + PTV 在此方面略有改善。wOFV 未出现相同效应，表明其在捕捉边界附近小尺度湍流运动方面更为准确。wOFV 增强的矢量分辨率使其能更好地估计瞬时导数量及更贴近壁面的精细流动结构。这些方面表明，在合理的 lambda 范围内，wOFV 可改善对物理边界附近湍流运动的解析。
引用
@article{arxiv.2310.03980,
title = {Assessment and Application of Wavelet-based Optical Flow Velocimetry (wOFV) to Wall-Bounded Turbulent Flows},
author = {Alexander Nicolas and Florian Zentgraf and Mark Linne and Andreas Dreizler and Brian Peterson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.03980},
year = {2023}
}