关于壁面限制流动中湍流衰减的黏度测量

在流体从完全湍流态经突变降低到层流态的浇筑实验中，已广泛研究了湍流-层流转变过程的量化。传统测量使用黏度流可视化技术，这种技术使湍流一致结构易于识别，从而允许对湍流分数（即给定观测窗口中湍流被认为活跃的百分比，如称为卷舌的展向涡旋和称为层流的展向速度波动的调制）进行量化。因此，已广泛测量这些结构的衰减特征时间。然而，由于可视化技术的性质，通常只能提取单个衰减时间，而速度场的测量可揭示不同速度或动能分量相关的不同衰减时间。因此，仅凭可视化推断的衰减时间的物理意义并不明确。本文旨在进行这种比较，使用粒子图像测速 (PIV) 测量和黏度流可视化在相同的实验 setup 中进行：即 Couette-Poiseuille 实验。我们通过 PIV观察到展向 (层流) 和 跨向 (卷舌) 速度波动具有不同的特征衰减时间。我们展示了通过可视化观察到的湍流分数衰减特征时间接近于层流的衰减。