АНАЛИЗ СТАТИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПУЛЬСАЦИЙ СКОРОСТИ В КОНВЕКТИВНОЙ ТУРБУЛЕНТНОСТИ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ДОПЛЕРОВСКОЙ АНЕМОМЕТРИИ П.А.Оборин, А.Ю. Васильев, - презентация

1 АНАЛИЗ СТАТИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПУЛЬСАЦИЙ СКОРОСТИ В КОНВЕКТИВНОЙ ТУРБУЛЕНТНОСТИ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ДОПЛЕРОВСКОЙ АНЕМОМЕТРИИ П.А.Оборин, А.Ю. Васильев, П.Г. Фрик П.А.Оборин, А.Ю. Васильев, П.Г. Фрик Пермский Государственный Университет, 2009 год

2 Содержание доклада 1. Доплеровская анемометрия 2. Алгоритмы спектрального анализа и их тестирование 3. Применение спектрального анализа для исследования изотропии пульсаций конвективного потока

3 Лазерная доплеровская измерительная система Основные технические характеристики Диапазон измеряемых скоростей: ±0.01…30* м/с, Погрешность измерения средней скорости: ±0.5 %, Размер зондирующего оптического поля: Ø 0,05 x 1 мм ПЕРЕМЕННЫЙ ШАГ экспериментальные точки Время, мс Плотность вероятности Распределение временной выборки ЛДИС t1t2

4 Спектральная плотность энергии * Xiao-Dong Shang and Ke-Qing Xia «Scaling of the velocity power spectra in turbulent thermal convection» *

5 Алгоритмы ИНТЕРПОЛЯЦИЯ МОНТЕ-КАРЛО E ν

6 Тестирование Логнормальное распределениеРаспределение временной выборки ЛДИС t,, мс P

7 Оценка погрешности вычисления спектральной плотности 5Гц Частота Найквиста

8 Энергетический спектр тестового сигнала на выборке с постоянным шагом 0,1 с 5Гц tg(a)=-5/3 Частота Найквиста

9 Энергетический спектр тестового сигнала на выборке с переменным шагом 5Гц

10 Эксперимент Структура скорости потока жидкости в центре кубической полости 1 2 3

11 Энергетический спектр вертикальной и горизонтальной компонент пульсаций скорости

12 Статистические моменты мелкомасштабных пульсаций

13 Заключение Экспериментальное исследование турбулентной конвекции ведется давно. Однако степень изученности данной темы в целом невелика. С развитием вычислительной техники в этой области начался своеобразный бум. ЛДИС обладают специфическими особенностями. В рамках эффективного использования имеющейся измерительной техники разработаны алгоритмы расчета спектральной плотности пульсаций скорости, адаптированные под условия регистрации. Произведено тестирование на простых модельных сигналах, сделана оценка погрешности. Применение спектрального анализа для исследования мелкомасштабной конвективной турбулентности в кубической полости (Ra~3.8*10^8) показало, что энергетический спектр пульсаций скорости близок к колмогоровскому, течение в первом приближении изотропно.

14 Спасибо за внимание