论湍流混合层中的密度效应与大尺度结构

在一台新型装置中研究了两种不同气体（特别是氮气和氦气）两股流体之间的平面湍流混合。火花阴影照片显示，对于两股流体中所有的密度比，混合层均由大尺度相干结构主导。高速摄影显示，这些结构以几乎恒定的速度对流，并通过与相邻结构的合并而不连续地增大其尺寸和间距。这些图像和密度脉动的测量表明，湍流混合与卷吸是大尺度结构尺度上的纠缠过程；后者的某些统计特性被用于估算卷吸率。研究发现跨混合层的密度比的大幅变化对扩散角的影响相对较小；由此得出的结论是，当一股流体为超声速时所观察到的强烈效应是由可压缩性效应引起的，而非通常所假设的密度效应。