搅拌槽内流场脉动的频谱分析研究

为揭示涡轮桨搅拌槽内非稳态流动的规律,加深对混合机理的了解,采用了新兴的DPIV(Digital Particle Image Velocimetry)流场测量技术,对具有大D/T比的四直叶涡轮桨搅拌槽内瞬时流场进行了测量.实验发现搅拌槽内的瞬时流场是相当杂乱和随机的.为考察整个流场的流型变化情况,引入了全场平均涡度概念,并进而结合傅立叶变换这一时间序列分析工具,对获得的全场涡度平均时间序列进行了频谱分析.频谱分析表明,槽内确实存在宏不稳定现象(MI,Macro Instabilities),其变化周期很长,可达桨叶通过周期的10～200倍;MI发生的频率与转速成正线性比例关系;转速较低时(30～60r·min-1),槽内流动随机脉动较弱,MI现象明显;随着转速的提高(120～180r.min-1),脉动趋于剧烈,随机性增强,而MI相对减弱.