“湍流結構的生成演化及作用機理”已被列為國家的一項重大研究計劃，其中涉及的一些關鍵科學問題能為航空、航天、航海等領域重大運載裝備的研制及大氣環(huán)境治理等重要工程領域提供科學理論與方法。因而，近年來在湍流結構領域涌現(xiàn)出眾多成果。對湍流相干結構進行拓撲研究，并進行定量分析，是該領域的一項重要內容。本書內容即以此為著手點，著重關注壁湍流相于結構和從相干結構的角度探索超疏水壁面湍流減阻機理這兩項內容。準流向渦、發(fā)卡渦、高低速條帶、噴射和掃掠事件等都是壁湍流相干結構的重要形式，分析這些相干結構流體動力學行為及其內在聯(lián)系，對人們深入地認識湍流、了解湍流減阻機理具有重要作用。本書詳細論述了以下內容：
　�。�1）鑒于發(fā)卡渦結構在近壁湍流中的重要作用，深入了解單個發(fā)卡渦的動力學行為及多個發(fā)卡渦的相互作用，對于理解湍流邊界層中復雜的動力學行為具有重要意義�，F(xiàn)階段，發(fā)卡渦結構已為人們所熟知，數(shù)值模擬方法可以得到發(fā)卡渦結構、先進流動顯示技術，也可觀測到真實發(fā)卡渦結構，但通過實驗手段定量地研究發(fā)卡渦結構在本領域仍鮮有報道。書中嘗試通過合成射流裝置在層流／湍流邊界層中定量地測量發(fā)卡渦結構，并對其結構進行分析，以彌補相關領域實驗驗證的空白，并為多個發(fā)卡渦結構間相互作用的試驗研究提供創(chuàng)新建議。
　�。�2）發(fā)卡渦、高低速條帶、噴射、掃掠等相干結構之間具有緊密的聯(lián)系，同樣高低速條帶之間的生成演化也具有復雜的動力學關聯(lián)。流向上高低速條帶的間隔區(qū)域相干結構的組織結構就比較復雜，其相互影響的機理仍不清楚。利用Tomo-PIV測得的湍流邊界層瞬時三維三分量速度矢量場數(shù)據(jù)庫，對流向上高低速條帶的間隔區(qū)域進行拓撲分析后，給出了高低速條帶在流向上交替分布的內在機理。
　�。�3）近些年超疏水壁面湍流減阻是一個研究熱點。本書將從相干結構的角度介紹其減阻的動力學機理。通過對比實驗，在流展向平面上識別、提取并分析了低速條帶結構、反向旋轉的法向渦結構，在流法向平面上則重點研究了展向渦結構的傾角、發(fā)卡渦渦包結構等。此外，還介紹了展向渦結構在流場中向下游遷移演化的研究工作。通過這些拓撲結構信息和展向渦向下游的遷移演化規(guī)律，試圖重建發(fā)卡渦渦包模型來解釋超疏水壁面減阻的內在機理。