反向旋转泰勒 - 库埃特流中湍流脉动的统计特性

本文研究了湍流泰勒 - 库埃特流中速度脉动的统计特性。在保持泰勒数固定为 $1.49 \times 10^{12}$ ($\mathcal{O}(\text{Re})=10^6$) 的同时，改变内筒和外筒的旋转速率。利用激光多普勒测速仪 (LDA) 测量流的方位角速度分量。每个实验采集 $5\times10^6$ 个数据点并进行仔细分析。利用扩展自相似性 (ESS) \cite{ben93b} 提取纵向结构函数指数，发现其微弱依赖于旋转速率之比。对于仅内筒旋转的情况，结果与 Lewis 和 Swinney \cite{lew99} 利用热线风速仪测量的结果吻合良好。功率谱显示，对于中间角速度比 $-\omega_o/\omega_i \in \{0.6, 0.8, 1.0\}$ 存在清晰的 -5/3 标度律，对于 $-\omega_o/\omega_i \in \{0.2, 0.3, 0.4, 2.0\}$ 大致符合 -5/3 标度律，而对于 $-\omega_0/\omega_i = 0$（仅内筒旋转）则未发现清晰的标度律；谱的局部标度指数具有强烈的频率依赖性。我们将这些观测结果与方位角速度的概率密度函数形状以及中性线的存在联系起来。