高雷诺数湍流边界层中的二维能谱

本文报告了在高雷诺数湍流边界层中对流向速度 ($u$) 的二维 (2-D) 能谱的测量结果。我们在摩擦雷诺数范围为 2400 至 26000 的条件下，进行了一项采用多热线探针的新型实验。利用 Taylor 冻结湍流假设，将时间 - 展向信息转换为二维空间能谱，该能谱展示了在给定壁面高度 ($z$) 处，流向 ($\lambda_x$) 和展向 ($\lambda_y$) 长度尺度对流向方差的贡献。在低雷诺数下，恒定能级处的二维能谱形状在大尺度上表现出 $\lambda_y/z \sim (\lambda_x/z)^{1/2}$ 的行为，这与在匹配雷诺数下通过直接数值模拟获得的现有文献结果一致。然而，在高雷诺数下，观察到平方根关系趋向于线性关系 ($\lambda_y \sim \lambda_x$)，这是自相似性所要求的，并由附着涡假设所预测。