单帧长曝光法颗粒测速上限的影响因素

为了提高单帧长曝光图像法的颗粒速度测量的测速上限,以背光成像的单帧长曝光法测速装置为研究对象,从轨迹识别的角度,对该方法测速上限的影响因素进行了理论分析和实验研究。结果表明:在背光成像方式下,颗粒速度越高,轨迹灰度值越高,越难以识别;从轨迹可识别性的角度可知,影响因素主要包括颗粒直径、颗粒透射率和光源光强;当光源光强足够时,背光成像的单帧长曝光法测速装置对直径50μm不透光圆盘颗粒的测速上限为1250m/s。

射流卷吸边界层内相干结构的实验研究

在轴对称水射流实验台上,采用单帧长曝光图像法,测量了出口Reynolds数在1849~2509范围内的卷吸边界层内流场结构。发现在流向距离L=2D^3.5D,径向距离H=D^1.25D的区域内,流场中吞噬作用和侵蚀作用两种卷吸模式交替出现。分析得到,当Re>1915时,吞噬作用所占的比例随着Re的增大而增大,当Re>2311之后,Reynolds数对该结构发生概率的影响降低;通过快速傅里叶变换得到该相干结构发生的频率在10~19Hz之间;吞噬作用发生的同时在流场中观测到一些特殊涡结构。同时采用运动单帧长曝光图像法对射流流场进行拉格朗日法观测,发现射流流场中的涡结构一般存在于湍流与非湍流界面附近。