封闭缸体内旋转圆盘流动的PIV测试研究

本文使用PIV(Particle Image Velocimetry)测试方法对封闭缸体内的旋转圆盘间流动进行了测量与分析.旋转盘间流场轴向间隙和转速可调,隙径比G的范围在0.0375至0.3750之间,旋转雷诺数ReR范围在1.6×105至1.0×106之间.实验得到了盘间各轴向截面上的平均流动信息.对比M.Itoh等人(1992)使用热线测量的数据(G=0.08,ReR=1.0×106),核心区内平均周向速度分布规律吻合,但在小半径和大半径处有一定差别.通过讨论了核心区内部周向速度分别与r、ReR、G的关系,得到了封闭缸体内旋转圆盘流动K值和近壁面剪切层厚度的变化规律.     

二维矩形突起物绕流流动结构的实验研究

流场中旋涡的生成、演化与二维矩形突起物上游的流动分离有着密切的关系,该文利用PIV技术,对在均匀来流条件下无压流流道内底壁矩形突起物流动的二维瞬时流速场进行了测量,得到了湍流情况下,不同台阶比（h1/h）为2和4时流场中旋涡的生成发展与演化的一般规律。文中分析了两种工况下流场中的旋涡结构的特点和突起物上、下游及顶部旋涡的运动特性和细部特征。     

双射流流动结构实验研究

应用PIV实验方法对由直射流和同心的环状旋转射流组成的双射流流场进行了测量,并分析研究了流场的速度和旋度变化规律。分析表明,双射流等速核长度较小,仪约为5倍喷距;随喷距的增加其多股射流特性逐渐减弱,其主要原因为直射流和旋转射流在交界面上很强的剪切作用;旋转射流的径向发展因受直射流吸附作用的影响而减小,相应直射流速度在喷嘴轴线上的衰减则增加。在4-6倍喷距间的旋转射流速度突然下降和相应位置处旋度场的涡环都显示该处可能存在较强的空化现象,而大大提升双射流的能力。     

并列旋转双圆柱流动特性的数值模拟

该文基于k - ε湍流模型,采用Galerkin有限元法对并列旋转双圆柱的绕流特性进行了数值模拟,计算的雷诺数为 1550.为了考查两圆柱旋转和间距的相互作用,文中采用三种间距比分别是T/D = 1.2,1.6和3.0 (T 为两圆柱中心之间的距离,D为圆柱直径) 和一系列不同的旋转速度比 (|α| ≤ 2).计算显示,当 |α| = 0,即圆柱不转动时,对应三种间距有三种典型的流型,单钝体流型对应小间距、偏流对应中等间距和对称流对应大间距;当 |α| 达到临界值时,涡脱落得到了有效的抑制,流动趋于稳定,升力系数和阻力系数的脉动值趋于零;平均升力系数和阻力系数随着 |α| 的增大分别增大和减小.     

应用PIV进行二维后向台阶流流动特性的研究(1)二维后向台阶流的旋涡结构的研究

利用PIV技术,对二维后向台阶定常流的瞬态速度场进行了测量,得到层流至湍流情况下定常流流场中旋涡的生成、发展和演化的现象和规律。本文分析了各种情况下旋涡结构特点、讨论了与时均流场和自由剪切层的区别,还给出了二维后向台阶流的拓扑结构。     

河道截流戗堤下游回流长度研究

基于沿水深方向积分的平面二维水流动量方程,在采用合理的假定条件下,推导出含渗漏因素的戗堤下游回流区长度计算公式。研究结果表明,戗堤下游回流区长度不仅与坝长、水深、糙率、河宽缩窄比等因素有关,而且与戗堤自身的渗流量有关,回流区长度与渗漏量成反比。     

绕水翼超空化流发展及其旋涡特性的实验研究

为深入了解超空化流场结构特性,利用数字粒子图像测速(DPIV)和高速全流场显示技术,观测了绕hydronautics水翼的超空化流动涡量场。采用空化流场中的空化泡作为示踪粒子来显示流动结构。结果表明:在超空化的不同发展阶段,流动涡量场呈现不同的分布特征:随着空化数的降低,上下涡带逐渐靠拢,并向后延伸、拉直;下涡带随空化区域内汽相和水汽混合相分布的不同而发生明显变化:空穴形成阶段的下涡带基本稳定;在两相共存阶段,汽相和水汽混合相的频繁转换使得下涡带的起始位置和形状发生剧烈的变化;而在超空化完全发展阶段,下涡带又趋于稳定,且起始位置移至水翼后部。在整个超空化阶段,汽相和水汽混合相之间存在着较大的速度梯度;与来流方向相比,垂直于来流方向的速度脉动要大得多。     

应用PIV研究带自由表面的后向台阶流流动特性

利用粒子图像测速(PIV)技术,对Re在450~4490之间的16种工况下的二维后向台阶定常流动的流场进行观测,并与文献资料的结果和数值模拟的结果进行比较,得到在此Re范围内的台阶后再附着长度Xr随Re变化的规律,以及台阶后流速分布和水面线位置等特性,对实验过程中所出现的粒子跟随性问题和存在自由表面的问题进行了讨论。     

民机不同后体空间流态水洞实验研究

利用荧光黄纳及片光在水槽中对具有不同收缩比的民机后体的复杂绕流进行流动显示,探讨了后体的分离尾涡特性及参数影响．实验发现后体收缩比改变时对应了两种典型的尾涡流态,即稳定流向尾涡和周期性尾涡,并进一步探讨了尾翼对后体尾涡的影响。     

基于PIV测量技术的变曝气量下气液两相流速度场研究

粒子图像测速技术(PIV)作为一种无扰的全流场速度测量手段,在多相流研究领域具有较高的学术意义和实用价值。本研究针对曝气过程中的复杂气液两相流动,使用高速摄影机获取气液两相流流场的高帧图像,再通过图像预处理手段及PIV测速算法得到气液两相流速度场信息,并对不同工况下气液两相流的流态流速规律进行了研究分析。本文提出的图像预处理方案,通过采用图像的运动目标分割、降噪与反相等手段进行图像预处理,可以有效地减少后续速度场计算中的信息量及误差。研究结果为工业生产过程中有效提高曝气效率提供了重要的参考依据。     

EXPERIMENTAL INVESTIGATION ON VORTEX BREAKDOWN IN SPIN-UP AND SPIN-DOWN PROCESSES VIA PIV

1 .　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＲｏｔａｔｉｎｇｆｌｏｗｓｉｎｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｃｏｎｔａｉｎｅｒｓｔｈａｔａｒｅｉｎｄｕｃｅｄｂｙｒｏｔａｔｉｎｇｂｏｕｎｄａｒｉｅｓａｒｅｏｆｇｒｅａｔｉｍｐｏｒ ｔａｎｃｅｔｏｔｈｅｄｅｓｉｇｎｅｒｓｏｆｆｌｕｉｄｍｉｘｉｎｇｄｅｖｉｃｅｓ.Ｗｉｔｈｓｉｍｐｌｅｇｅｏｍｅｔｒｙａｎｄｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ,ｓｕｃｈｔｙｐｅｏｆｆｌｏｗｓａｒｅｓｔｉｌｌｏｆｍｕｃｈｐｒａｃｔｉｃａｌｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ .Ｔｈｅｒｅａｒｅｎｕ ｍｅｒｏｕｓｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎｆ…     

Experimental study by PIV of swirling flow induced by trapezoid-winglets

The characteristics of the longitudinal vortex induced by trapezoid-winglets in a circular tube are investigated by the Particle Image Velocimetry （PIV） Technique with flow Reynolds number in the range of 500-13 000. In the experimental test section, four trapezoid-winglets are fixed symmetrically on the tube wall in two different ways： up-flow and down-flow. The results show that a counter-rotating vortex pair is formed behind each winglet and they distribute as a symmetrical vortex array in the transverse section. Between the two vortexes in a vortex pair the fluid flows towards the wall in the up-flow winglet case and away from the wall in the down-flow winglet case, corresponding also to the regions of peak values of the velocity components normal to the mainstream. Both of the flow patterns enhance the velocity in the near wall region, leading to the intensification of the transverse mixing and the mass transfer in the tube. With Reynolds number increasing, the flow maintains the vortex pattern in the case of the up-flow winglets, indicating better persistence of the longitudinal vortex, while the vortexes in the case of the down-flow winglets are more scattered and tend to breaking into small eddies. The trapezoid winglet shows the preferable turbulent disturbance characteristics in the tube and the experimental results provide benchmark data for further CFD studies.     

应用PIV进行二维后向台阶流流动特性的研究(2)二维后向台阶流起动流的研究

利用PIV技术，对二维后向台阶起动流的瞬态速度场进行了观测。得到层流至湍流情况下起动流的一些运动规律。本文分析了流动中起动涡等旋涡的运动和发展特征。分析了起动流过程中再附着点的位置、起动涡等旋涡涡心的位置等的变化规律。     

3D FLOW INSIDE BUBBLE-TYPE VORTEX BREAKDOWN: AN EXPERIMENTAL INVESTIGATION VIA LDV

1 .　INTRODUCTIONRichvortex phenomenahavebeenfoundinrotatingflows ,suchassecondaryflowandvortexbreakdown .Alargequantityofexperimentalandnumericalinvestigationshasbeendonetogainin sightintovortexdynamicsandtheir generationmechanism .However ,physicsforunderstandingthevortexdynamicsespeciallyvortexbreakdownisstilllimitedtoagreatextent.Toclarifyitsstruc tureanddynamics ,verysmallexternaldisturbanceandveryfinegridarrangementarenecessaryforexperimentalmeasurement.Thenvaliddatawithalloweduncer…     

STRUCTURES OF CONFINED VORTEX BREAKDOWN IN CONSTANT DIAMETER PIPE FLOW

Numerical solutions of three-dimensional, incompressible and unsteady Navier-Stokes equations for constant diameter swirling pipe flows are used to study vortex breakdown, including the detailed flow structures in the bubble domain and the “tail” behind the bubble during the vortex breakdown, and a comparison is made between the numerical solutions and the experimental results.     

管道旋流中油芯的形成条件与形态研究

以石油工业为背景的油水流动是典型的液液两相流。管道中的两相流动研究的主要内容是充分发展之后的流型和压降等。此文通过实验研究了一种非稳态阶段的两相流动—经过导流片之后一段距离之内的两相旋涡流动。实验划分了不同相含率与表观流速下的流动形态,研究了导流片前后的压降规律。     

3-D MEASUREMENT OF VORTEX BREAKDOWN IN CLOSED CYLINDRICAL CONTAINER VIA LDV

1 .　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＶｏｒｔｅｘｂｒｅａｋｄｏｗｎｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｈａｓｂｅｅｎｉｎｖｅｓｔｉ ｇａｔｅｄｉｎｖａｒｉｏｕｓｓｗｉｒｌｉｎｇｆｌｏｗｓ,ｆｏｒｉｎｓｔａｎｃｅｅｘｔｅｒｎａｌｆｌｏｗｓａｒｏｕｎｄｄｅｌｔａｗｉｎｇ ,ａｔｔｈｅｏｕｔｌｅｔｏｆｔｕｒｂｏｍａｃｈｉｎ ｅｒｙ ,ａｓｗｅｌｌａｓｉｎｔｅｒｎａｌｆｌｏｗｓｉｎｆｕｒｎａｃｅａｎｄｃｏｍｂｕｓｉｏｎｃｈａｍｂｅｓ.Ｔｈｅｖｏｒｔｅｘｂｒｅａｋｄｏｗｎｉｓａｔｅｒｍａｓｓｏｃｉａｔｅｄｗｉｔｈａｎａｂｒｕｐｔｃｈａ…     

竖井式水平旋流洞含气水流模型相似律

针对竖井水平式旋流洞通气孔模型试验中通气量和掺气水流的含气率在进行原型数据换算中存在的问题,考虑到空气可压缩性,通过对气液两相流基本方程的相似理论研究,导出原模型的力学相似律.在进一步研究竖井水平旋流洞模型相似律的基础上,推导出竖井式水平旋流洞原、模型通气管截面积的换算关系和原、模型含气率分布的换算关系.将所得理论公式应用于公伯峡水电站竖井式水平旋流式泄洪洞模型试验,并为原型观测结果所证实.