●前言
第1章 緒論 1
1.1 層流與湍流 1
1.2 湍流研究簡介 2
1.3 本書主要內容 5
第2章 明渠湍流基礎 8
2.1 坐標繫定義 8
2.2 明渠湍流的定義及統計描述 8
2.3 控制方程 11
2.4 雷諾應力和平均流速分布 12
2.5 明渠湍流分區 16
2.6 湍動能方程 17
2.7 明渠湍流的尺度 19
2.8 明渠湍流中的相干結構 23
2.8.1 相干現像 23
2.8.2 相干結構模型 25
第3章 明渠湍流實驗與數據處理基礎 33
3.1 主要流速測量技術 33
3.1.1 傳統測量技術 33
3.1.2 熱線/熱膜流速儀 34
3.1.3 激光多普勒測速計 35
3.1.4 超聲多普勒流速儀 37
3.1.5 粒子類測速技術 38
3.2 明渠實驗繫統 43
3.3 平均與脈動 45
3.3.1 繫綜平均 45
3.3.2 時間平均和空間平均 46
3.3.3 條件平均 47
3.3.4 鎖相平均 51
3.4 泰勒凍結假設 55
3.5 采樣參數的確定 55
3.6 明渠湍流數據分析基本思想 56
第4章 基本紊動統計參數 59
4.1 平均流速 59
4.1.1 計算方法 59
4.1.2 平均流速分布 59
4.1.3 診斷函數 63
4.2 紊動強度與雷諾應力 64
4.3 偏度與峰度 68
4.4 淨力 70
第5章 相關分析 76
5.1 相關分析基本原理 77
5.2 空間相關 80
5.2.1 計算方法 80
5.2.2 泰勒微尺度和積分尺度 82
5.2.3 空間相關應用實例 85
5.3 時間相關 90
5.4 線性隨機估計 91
第6章 傅裡葉變換與譜分析 94
6.1 傅裡葉分析 94
6.1.1 連續時間信號 95
6.1.2 離散時間信號 98
6.2 能譜、功率譜和譜估計方法 100
6.2.1 能譜密度 100
6.2.2 功率譜密度 101
6.2.3 窗函數 102
6.2.4 常用的譜估計方法 102
6.3 MATLAB代碼 104
6.3.1 MATLAB中的FFT和IFFT 104
6.3.2 MATLAB常用譜估計程序 110
6.4 能譜實例分析 114
第7章 小波變換 119
7.1 小波變換基本原理 119
7.2 常用小波 123
7.3 MATLAB小波分析 125
7.4 小波分析在明渠湍流中的應用 136
7.4.1 不同小波函數分析結果對比 136
7.4.2 小波能譜 138
7.4.3 小波互譜 144
7.4.4 小波相干 146
7.4.5 相干結構提取 149
7.4.6 非恆定流小波分析 151
7.4.7 推移質運動小波分析 160
第8章 本征正交分解 165
8.1 本征正交分解計算方法 165
8.1.1 經典方法 165
8.1.2 Snapshot方法 166
8.1.3 MATLAB代碼 167
8.2 本征正交分解實踐應用 168
8.2.1 一維徑流和輸沙序列 168
8.2.2 二維方腔紊流 172
8.2.3 POD模態與明渠湍流相干結構 174
第9章 渦旋識別 183
9.1 常用渦旋識別方法 184
9.1.1 基於速度梯度張量的指標量 184
9.1.2 結構化渦量 188
9.1.3 基於模式識別的方法 194
9.1.4 非局部分析指標量 196
9.2 明渠渦旋數密度特征 197
9.3 明渠渦旋尺度與環量特征 202
第10章 綜合分析實例 207
10.1 問題背景 207
10.2 超大尺度結構與大尺度結構間的相互關繫 208
10.2.1 分析思路 208
10.2.2 分析結果 209
10.3 超大尺度結構對小尺度結構的振幅調制 217
10.3.1 分析思路 217
10.3.2 分析結果 218
10.3.3 振幅調制機制 223
參考文獻 227
彩圖
