液固两相流常见于化工、冶金、能源以及环境等工程领域,研究颗粒—湍流之间的相互作用对揭示化工中传热传质、环境工程中雾霾治理具有重要作用。本文从颗粒对湍流边界层内相干结构影响的角度,利用粒子图像测速技术(PIV)对加入颗粒前后的平板湍流边界层进行实验研究。运用空间局部平均函数结合新象限分裂法及空间相位平均法对颗粒加入前后的平板湍流边界层中相干结构的空间特征进行检测和提取;利用空间多尺度局部平均涡量概念提取发卡涡展向涡头及逆向涡,并统计其出现的概率,分析颗粒的存在对平板湍流边界层内相干结构的影响。实验在雷诺数Re_??12922下进行,用湍流边界层平均速度剖面法拟合壁面摩擦速度,计算摩擦切应力和摩擦阻力系数,得到颗粒的加入增加了流体流动阻力,增阻率为3.57%。对比颗粒加入前后无量纲平均速度剖面、雷诺应力剖面、湍流度剖面等,发现颗粒的存在使得近壁区缓冲层变厚,速度剖面的对数律区上移,流向湍流度减小,而法向湍流度增大。对颗粒加入前后平板湍流边界层近壁区内相干结构的喷射和扫掠事件进行检测分析,通过对比同一法向位置处颗粒加入前后相应物理量,发现猝发事件中颗粒加入后流向脉动速度减小,法向脉动速度增大,颗粒的存在促进了展向涡的发展。通过对比喷射与扫掠事件数目,发现颗粒的存在促进了喷射事件的发生,而对扫掠事件影响不太明显。利用空间多尺度局部平均涡量函数检测发卡涡展向涡头(顺向涡)及逆向涡,提取不同法向位置的发卡涡展向涡头、逆向涡周围流向脉动速度及流线拓扑形态,相比于清水工况,颗粒加入后展向涡周围流向脉动速度减小,颗粒的加入抑制了流体的流向脉动,加入颗粒前后发卡涡展向涡头数量变化不大。随着法向位置的增加,发卡涡展向涡头法向尺度逐渐变大,发展的越来越完整,发卡涡展向涡头数量呈现出减小趋势。加入颗粒后逆向涡的数目始终小于加入颗粒前,说明颗粒的加入减小了逆向涡出现的概率。