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Experimental study on the local similarity scaling of the turbulence spectrum in the turbulent boundary layer

Science China(Physics,Mechanics & Astronomy) 2009年第6期52卷 900-908页

作者： XIA ZhenYan JIANG Nan TIAN Yan WANG YuChun Department of Mechanics Tianjin UniversityTianjin 300072China Tianjin Key Laboratory of Modern Engineering Mechanics Tianjin 300072China

The streamwise fluctuating velocity in the turbulent boundary layer is measured under approximately medium Reynolds Number by hot wire in order to investigate the scaling properties of the overlapped turbulent spectrum among energy-containing area, inertial subrange and dissipation range based on FFT analysis. The experiment indicates that the high Reynolds flow reported before is not indispensable to produce -1 scaling. So far as the measured position is provided with much higher spatial resolution and enough closing to the wall, -1 scaling is determinate to exist when approaching medium Reynolds. The scaling ranges are supposed to begin at inner scale and end in outer scale, which reveals the local similarity of the energy spectrum over the energy-containing eddies near the wall. In the logarithmic area (y+ > 130), -5/3 scaling occurs in the energy spectrum, while moving away from the wall with Reynolds numbers increasing, the inertial subrange extends to the lower wavenumbers. On the condition k1η 0.1, the curves of the turbulence spectrum in the logarithmic layer are superposed, which expresses the similarity of turbulence energy distributed in Komogorov scaling area and exhibits local isotropy characteristics by virtue of the viscous dissipation.

关键词： turbulent boundary layer -1 spectrum -5/3 spectrum energy-containing eddy inertial subrange local isotropy

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