扑翼尾流脱落涡特性的PIV实验研究

通过色流实验和粒子成像测速技术(particle image velocimetry,PIV)对扑翼近场尾流脱落涡的结构轨迹和能量进行了定性及定量研究.结果表明:因展向流动充分性的不同,存在两种牛角型涡系结构;上下扑时翅翼交替产生顺时针和逆时针脱落涡,两涡运动轨迹呈近似弧形对称,对称轴的仰角略大于攻角;脱落涡的涡心涡量在上下扑极点达到最大值,环量最大值出现在到达极点前的1/5~2/5周期之间;产生脱落涡的半周期内,涡的平均环量都随减缩频率的增大而增大,减缩频率较低时,下扑平均环量大于上扑平均环量,减缩频率较高时则相反;振幅对涡能量影响明显,减缩频率为2~2.5时,振幅±40°时的涡平均环量约是振幅±30°时的两倍,减缩频率越大振幅影响越明显.

同轴旋转圆台环隙流动机制及实验研究

同轴旋转圆台环隙内流体的流动是基于经典的两同轴旋转圆柱环隙内泰勒库特流的一种扩展研究。通过流动显示实验和PIV粒子图像测速技术对圆台环隙的内部流场进行可视化和定量化的研究,分析涡运动的周期性规律,探究圆台环隙内雷诺应力分布和水位高度对流场的影响。研究表明,随着时间的发展,涡列周期性明显且整体在下移,当脉冲数为100脉冲/s时,环隙内形成均匀分布的正反交替的涡;当脉冲数为200~500脉冲/s时,存在快慢交替的分裂周期;在3种水位高度下也都存在明显周期性分裂,只是周期时间和涡的个数不同;平均流场存在上凸型外向流和下凹型内向流2种流态,流态的差异是离心力与静压力双重作用的强弱变化所致;雷诺应力分布中,径向正应力占主导,并主要集中在环隙中部。

航空母舰空气尾流的实验研究

航空母舰的空气尾流对舰载机的起飞、着舰有较大的影响,认清航母尾流对舰载机的干扰原因有助于提高舰载机起降的安全性.实验以"辽宁舰"航母的缩比模型为研究对象,在多功能循环水槽中研究其尾流结构.利用染色液流动显示技术和粒子成像测速技术显示和测量航母的尾流结构随航向角、流速和关键位置的变化.基于模型迎流宽度定义的雷诺数范围为2×10~4~4×10~4.研究表明,舰首滑跃甲板存在上洗气流且两侧产生流向涡,该涡结构对舰载机滑跃起飞时的升力产生影响;舰岛和舰尾后方存在着大量脱落涡,会对舰载机着舰时的气动力产生扰动,增加着舰操纵难度.

同轴旋转倒置圆台环隙间流动特性分析

针对同轴旋转倒置圆台环隙间流体复杂流动问题,对其环隙间流动特性进行了实验研究。重点进行染色液流动显示实验和PIV流场测速实验,对实验结果做定性及定量分析,研究内筒转速和环隙宽度对环隙间流动特性的影响。染色液流动显示实验和PIV流场测速实验分别定性和定量地展现了环隙间螺旋涡的产生及变化过程。对不同内筒转速和环隙宽度下的螺旋涡涡心运动周期进行分析,结果表明,内筒转速升高,周期减小;环隙宽度增大,周期增大。运用瞬时流动和时均流场解析了环隙间螺旋涡运动产生机制,探究内筒转速和环隙宽度对3种雷诺应力大小的影响与分布情况。内筒转速变化,雷诺径向正应力始终最大;环隙宽度变化,雷诺切应力始终最小。

正置同轴旋转圆台环隙流场动力特性

实施色流显示试验和粒子图像测速(PIV)流场测速试验对环隙流场动力特性进行定性及定量分析,揭示内圆台转速和环隙宽度对环隙流动特性的影响.通过解析速度场获取环隙径向速度及涡量分布、时均流场、雷诺应力等关键流场信息,在泰勒涡演变周期性规律的定性认知基础上研究泰勒涡动力机制.试验结果表明:当环隙宽度不变时,随着内圆台转速增大泰勒涡演变周期缩短;当转速为9.38 r/min时,涡B1出现先分裂后又融合的特征,体现为环隙流场稳定性减弱;当转速为9.38~20.68 r/min时,静压力主导流动状态形成弧形向内流动趋势;当转速≥24.44 r/min时,环隙内形成弧形外向流动趋势,说明离心力主导当前流态;雷诺应力随转速增大而增大,且雷诺径向正应力>雷诺轴向正应力>雷诺切应力.当内圆台转速不变时,随着环隙宽度增大泰勒涡稳定性先增后减;各工况下环隙流态主要呈现弧形内向流动趋势,说明环隙流场中的静压力总是大于离心力.