壁面受限湍流乳液速度统计的实验研究

湍流乳液在化工、食品加工、制药等多个领域广泛存在。然而，由于湍流流动的多尺度特性以及界面高度数的存在，对光学测量带来了显著挑战。本研究通过精确匹配连续相和分散相的折射率，克服了上述困难，实现了在高体积分数下获取局部速度信息。该乳液在湍流泰勒-库尔流动中生成，速度在两个径向位置测量：靠近内筒（边界层）和中间缝隙（主流域）。在靠近内筒位置，液滴抑制了角速度浪涌的发射，导致平均 azimuthal 速度及其均根波动降低。前者导致边界层中角速度梯度增大，从而使系统整体阻力增加。在主流域，尽管液滴抑制了湍流波动，却增强了 azimuthal 和径向速度之间的交叉相关，使得由湍流流动所贡献的角速度通量几乎保持不变。在两个位置，液滴抑制了大于平均液滴直径尺度的湍流，并增加了速度增量的间歇性。然而，液滴的作用在靠近内筒处明显于主流域，可能是因为液滴在边界层中被碎片化，而在主流域中不易破碎。本研究提供了液滴如何调制全球阻力、共振结构以及湍流多尺度特性的实验性见解。