明渠湍流速度的分形特征研究

湍流运动广泛存在于自然界的各种明渠水流中,了解湍流运动的速度特征对于指导工程实际问题如泥沙运动的规律、河流污染物的扩散、高速水流的脉动压强等具有十分重要的现实意义。采用明渠水槽去模拟湍流,利用ADV去测量各测线点的湍流流速,结合空间位置和小波理论,探究明渠断面湍流速度的分形特征。结果表明:湍流速度和及其经小波包多尺度分解的各个频段能量谱具有分形特征和自相似性,湍流空间流速分数维并不是某一个固定值,在空间范围内呈现一定波动的规律性,考虑雷诺数对湍流分数维的影响时,要具体对同一流态三个方向的湍流速度信号分别来探讨,低雷诺数下,湍流的分数维主要受到的是小尺度涡耗散影响。