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涡环是最基础也是最迷人的流体力学现象之一。本论文针对圆盘启动涡环的形成过程进行了详细的实验研究。本文具体的研究内容包括：自主开发了基于matlab图形界面的数字粒子成像测速(DPIV)计算软件；利用DPIV技术得到了圆盘启动涡环流场的速度分布和涡量分布；通过计算圆盘启动涡环流场的有限时间李亚普诺夫指数场(Finit-time Lyapunov exponents, FTLE)以及拉格朗日相关结构(Lagrangian coherent structures, LCS),分析了圆盘启动涡环流场的输运过程,定义并确定了涡环的非定常边界,继而发现了启动涡环涡量流窗口的存在；在此基础上计算了圆盘启动涡环的体积、环量、无量纲能量以及涡核位置,迁移速度和涡量分布等宏观量随时间的变化。本文发现圆盘启动涡环形成过程存在三个阶段：快速增长阶段,稳定增长阶段和非轴对称阶段。1.在快速增长阶段(无量纲时间0<Tn<0.2),涡环环量快速增长而涡环迁移速度减小,在此期间可用Talyor无粘理论有效估计涡环各参数。2.在稳定增长阶段(无量纲时间0.2<Tn<4),涡环环量继续增长,但增长速度逐渐变小,趋于饱和。3.在非轴对称阶段(无量纲时间Tn>4),数据重复性测试,流场显示以及数值模拟的结果表明涡环由于不稳定性不再维持轴对称状态。基于DPIV结果,本文提出了一种无旋控制面动量(DMCM)方法,测量圆盘启动涡环形成过程动量随时间的变化,计算出最终包裹LCS控制体的流体动量占系统总动量的64%-68%,这个值非常接近于Saffman(1992)计算结果的2/3。和涡量矩方法(VMM)(?)目比,在高数据精度情况下两种方法的结果符合得很好。但是,通过改变DPIV的拍摄频率,发现本方法(DMCM)对于数据精度的要求低于涡量矩方法。