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文檔簡介
1、湍流問題一直是經(jīng)典力學(xué)中沒有得到很好解決的一個(gè)難題。在湍流發(fā)展的過程中,信號(hào)處理方法的發(fā)展(包括各種統(tǒng)計(jì)方法)起到了極其重要的作用,幫助人們加深了對于湍流現(xiàn)象的理解。然而,湍流研究在理論分析、數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)三個(gè)方面存在的困難,以及傳統(tǒng)信號(hào)處理方法所具有的局限,限制了人們對于湍流問題的進(jìn)一步理解。因而,作為研究湍流問題的一個(gè)強(qiáng)有力的手段,信號(hào)處理方法需要新的發(fā)展,來幫助人們重新認(rèn)識(shí)和發(fā)現(xiàn)湍流。 本文首先介紹了新近發(fā)展出來Hilbe
2、rt-Huang變換方法。該方法有著完全的自適應(yīng)、更高的時(shí)間和頻率分辨率等優(yōu)點(diǎn),因而是用來分析非平穩(wěn)、非線性數(shù)據(jù)1的理想工具。同時(shí),在HHT方法中,波內(nèi)頻率調(diào)制所描述的非線性機(jī)制對非線性作用的描述提供了一個(gè)全新的視角。 然后使用HHT方法分析了圓柱繞流尾跡流的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和大氣湍流觀測數(shù)據(jù)。圓柱繞流尾跡流的分析結(jié)果表明主要含能模態(tài)存在著明顯的波內(nèi)頻率調(diào)制,表明圓柱繞流的渦的脫落頻率并不是一個(gè)常值,而是圍繞著某一值出現(xiàn)上下波動(dòng),這說明
3、渦的脫落過程受控于非線性機(jī)制。同時(shí),從渦的空間演化來看,同樣存在著明顯的波內(nèi)頻率調(diào)制,說明非線性作用的存在。在對大氣湍流的分析中,經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解法很好地提取了相干結(jié)構(gòu),分析表明大氣運(yùn)動(dòng)以及湍動(dòng)能輸運(yùn)和熱量輸運(yùn)主要受到這些大尺度的相干結(jié)構(gòu)的控制。同時(shí)相干結(jié)構(gòu)相應(yīng)的瞬時(shí)頻率存在著明顯的波內(nèi)頻率調(diào)制,說明在渦的時(shí)空演化過程中非線性作用,如渦的變形、耗散、破碎起到了主要作用。而在Hilbert邊際譜中還發(fā)現(xiàn),在較低的頻率就脫離慣性子區(qū),從而進(jìn)入了
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