ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Связь между периодической по л структурой течения и существованием продольно ориентированных вихрей из "Турбулентный пограничный слой" Таким образом, сохранение фазовой информации в процессе измерения параметров турбулентного течения является одним из необходимых условий прогресса в изучении пристеночной турбулентности. Именно эту функцию выполняет метод условно-выборочного осреднения результатов измерений, впервые предложенный в [1.46]. Основная идея метода состоит в том, чтобы, во-первых, опознать среди кажущегося хаоса некоторую вполне определенную фазу изучаемого процесса и, во-вторых, провести исследование интересующих параметров течения в моменты времени, соответствующие этой фазе или сдвинутые относительно нее на постоянный временной интервал. В этом случае осреднение производится не по всему статистическому ансамблю или непрерывному отрезку времени измерения, а только по той части ансамбля или временных интервалов, которые соответствуют определенному значению (или диапазону значений) некоторого контрольного параметра, также изменяющегося по времени. Практически метод условных выборок реализуется с помощью измерительного датчика, установленного в некоторой точке потока и мгновенно реагирующего на изменение выбранного параметра. По измеренному сигналу формируется некоторая функция детекции таким образом, чтобы она была равна единице, когда амплитуда выбранного параметра превышает определенное заранее обусловленное пороговое значение, и равна нулю в остальных случаях. [c.24] Метод условных выборок нашел применение в ряде экспериментальных исследований [1.31, 1.33, 1.36, 1.38, 1.47] для опознавания (детекции) процессов обновления подслоя, при этом в каждом из этих опытов в качестве условия, определяющего ту или иную фазу процесса, были использованы совершенно разные критерии. К этому следует добавить, что численные значения порога дискриминации значимых и незначимых деталей изучаемого процесса обычно устанавливаются на сугубо субъективной основе. Единственным средством контроля правильности применения метода условно-выборочного осреднения до сих пор остается сравнение результатов этих измерений с результатами визуальных исследований. [c.25] На рис. 1.13 в схематически показана зависимость сг от г и значение г , при котором значение а минимально. [c.27] Перечисленные особенности эффективного применения метода условновыборочного осреднения являются общими практически для всех разновидностей используемых критериев опознавания. [c.28] Выбор конкретного метода опознавания упорядоченных структур в пристеночной области течения определяется условиями проведения эксперимента и в большой степени носит субъективный характер. Как отмечают многие исследователи, это обстоятельство может быть причиной расхождения в точках зрения разных авторов по некоторым принципиальным вопросам (например, по вопросу о том, какими параметрами течения, внутренними или внешними, определяются процессы обновления подслоя). Тем не менее к настоящему времени накоплен достаточный опыт применения метода условно-выборочного осреднения, чтобы сделать некоторые обобщения об оптимальных критериях опознавания упорядоченных структур в пристеночной турбулентности. [c.28] Проиллюстрируем использование отмеченных особенностей пристеночной турбулентности для опознавания упорядоченных структур на примере наиболее распространенных методов опознавания процессов обновления подслоя. [c.28] Очевидно, что количество регистрируемых выбросов должно в большой степени зависеть от выбора порога дискриминации Я. Как показано в [1.43], средний период Т между выбросами, регистрируемыми данным методом, монотонно возрастает с увеличением значения Я. Поэтому для выбора оптимального значения Я необходимо привлечение дополнительной информации. [c.29] Это свидетельствует о том, что в этом случае сигнал и ь в течение большей части времени (около 60%) близок к нулю, а подавляющая часть вклада в и ь (около 98%) приходится лишь на 40% общего времени. [c.31] При определении средней частоты /в выбросов (или периода Тв между ними) в [1.47] величина порога дискриминации Яв выбирались таким образом, чтобы при Я Яв оставался только вклад в величину и ь от выбросов и ь )2, т. е. Яв = 4-4.5 (рис. 1.15). При определении же частоты /з вторжений выбор порога дискриминации Я5 и 2,5 в [1.47] был основан на том, что при этом значенииЯ5 становится минимальным вклад в и ь от квадрантов 1 и 3. В [1.47] было установлено, что при этих условиях средний период между выбросами равен среднему периоду между вторжениями Тв = Т5 и 306 /и х, где — толщина вытеснения пограничного слоя. [c.31] Важное достоинство метода VITA состоит в том, что для его применения необходимо измерение только одной (например, продольной) составляющей скорости. Однако к трудностям применения метода следует отнести то, что при его использовании должны быть фиксированными, по крайней мере, два параметра — величина порога дискриминации к и время интегрирования Т. [c.34] Что касается величины порога дискриминации к, то в большей части исследований использовалось значение к—. [c.34] Однако картина существенно изменяется, если время осреднения резко уменьшить. Например, на рис. 1.226 приведены результаты измерений [1.56 автокорреляционных функций пульсаций скорости и температуры, осредненных по интервалу времени, лишь в три раза превышающему искомую величину периода обновления подслоя Тв. Измерения проводились вблизи обтекаемой поверхности (у+ = 7,56) при полностью развитом течении в круглой трубе с равномерным подогревом стенки. Из рис. 1.226 видно, что при кратковременном осреднении результатов измерений значения Тв могут быть сравнительно просто определены по автокорреляционным кривым пульсаций как скорости, так и температуры. При этом измеренные значения Тв, представленные в безразмерном виде UooTb/S = 27,8 или и Тв/и = 107 при Re = 1080) хорошо согласуются с известными результатами [1.24, 1.35, 1.36], полученными для условий изотермического течения. [c.39] Затем находят огибающую отфильтрованного сигнала (рис. 1.23а), после чего определяют количество N импульсов, превышающих по амплитуде заданный порог дискриминации О. Оптимальным считалось то значение О = 1 о, при котором наблюдалось максимальное количество Л о высокочастотных вспышек (рис. 1.236), соответствующих процессам обновления течения вблизи стенки. [c.39] Вернуться к основной статье