● 摘要
障碍物对边界层的阻塞作用通常会造成三维分离流动，这种流动被称为角区流动。马蹄涡是角区流动的典型结构，它的存在不仅会使角区壁面的摩擦应力增大，而且使得流场速度和压力都出现非常大的脉动，从而对流场造成不利影响。本文通过表面油流实验、测压实验以及PIV实验，研究了二维沟槽以及三维沟槽对平板——圆柱模型角区流动分离的控制作用。沟槽的存在使得分离线和壁面强剪切线的特征长度减小，马蹄涡涡通量降低。沟槽产生的“沟槽效应”是角区分离流动变弱的原因所在：沟槽降低了上游的逆压梯度，且将边界层的高涡量流体通过沟槽输送到下游，从而使得角区分离范围缩小，马蹄涡强度减弱。此外，三维沟槽对角区分离流的控制作用强于二维沟槽，沟槽距离圆柱越近，控制作用越强。