何创新，邓志文，刘应征,*

1. 上海交通大学 机械与动力工程学院 动力机械与工程教育部重点实验室，上海 200240 2.上海交通大学 燃气轮机研究院，上海 200240

湍流普遍存在于航空航天、能源动力和海洋工程等领域，通常伴随着传热、传质、振动、噪声等复杂的物理现象，因而相关研究对湍流流场的高精度实验测量与数值模拟提出了很高的要求。高频响的热线风速仪(Hot Wire anemometer, HW)、高空间分辨率的粒子图像测速技术(Particle Image Velocimetry, PIV)以及最新发展起来的层析PIV技术(Tomography Particle Image Velocimetry, Tomo-PIV)[1-3]为湍流流场分别提供了一维、二维和三维的测量手段。高精度大涡模拟(Large-Eddy Simulation, LES)和分离涡模拟(Detached-Eddy Simulation, DES)[4-6]方法为湍流多物理场的获取提供了全三维高时空分辨率的解决方案。然而，单纯实验测量和数值模拟仍然无法满足日益深入的研究需求。实验测量方面：① 测量的空间维度有限，即使先进的三维PIV测量技术，其测量空间和流速范围也受到硬件多方面的制约；② 测量区域受到几何结构的遮挡与阻碍，复杂内流场及全场测量难以实现；③ 实验测量误差问题，尤其是近壁区的PIV测量误差很大；④ 多物理场同步测量难度大。数值模拟方面：① 高精度LES和DES模拟技术是建立在高分辨率网格的基础上，尤其对于含有边界层转捩的外流场模拟，计算量非常大；② 雷诺时均(Reynolds-Averaged Navier-Stokes, RANS)方法基于半理论半经验的模型方程，对复杂流场模拟的准确度比较差；③ 数值计算需要给定准确的边界条件，而这在很多工程流场中难以确定。

数据同化(Data Assimilation, DA)[7]是一种融合实验测量与模型预测的数学方法，最早在气象预报中得到发展与应用[8]，现阶段还被广泛应用于海洋、水文、地理等领域[9-11]。……