基于湍流边界层时均速度分布的脊状表面减阻规律研究

通过对试验测得的脊状表面湍流边界层时均速度分布的分析,获得了脊状表面的减阻范围和基本规律.脊状表面理论零点及壁面摩擦速度的计算采用基于湍流边界层Spalding壁面律公式的最小二乘拟合方法;模型板摩擦阻力计算采用基于边界层动量积分方程的方法.研究表明:脊状结构使得湍流边界层粘性底层增厚,近壁面法向速度梯度降低,过渡层与对数律区上移;V型脊状结构的无量纲宽度s+介于6至18时具有减阻效果;当s+≈12时,减阻量最大,最大值约7.7%.

方管内气固两相流动速度的LDV测量

介绍了气固两相流动的ＬＤＶ测试方法和有关技术，并给出了方管内网栅后气固两相流动的部分测试结果与分析。对于气相，给出了纯净气流（α＝０）、平均粒径ｄｐ＝３５０μｍ的颗粒（α＝０．１２％、０．２１％、０．３３５％）存在时的气流在管内不同断面上时均速度分布情况及不同颗粒浓度时气流速度结构的比较；对于固相，给出了三种不同固相浓度时颗粒在管内不同断面上时均速度的分布情况，并对三种固相浓度时颗粒与气相的速度分布进行了比较。

新型撞击流混合器的速度场测试初探

为进一步分析撞击流混合器混合机理,进行撞击流混合器内流体速度场实验研究.利用三维粒子动态分析仪(3D PDA)对撞击流混合器内部速度场进行测量,同时对测量系统装置和测量基本原理及实验方法进行介绍,给出混合器内流场平均流速、脉动速度等的实验结果.结果表明:撞击区外围时均流速、脉动速度等均呈规律性变化,而撞击区速度分布随时间表现为明显的脉动.

“X”型探针测量三维速度的新方法

利用热线侧角对风速测量的影响提出了在平面内将“Ｘ”型探针旋转４５°来测量三维速度的新方法，通过数学推导获得了分解三维平均速度和脉动速度的数学计算式，并且在标准风洞上进行了实验验证。

搅拌槽内三维流场的LDV测量

利用三维激光多普勒测速系统(3D-LDV)对搅拌槽内流场进行了湍流测量和流场分析,同时对测量系统和测量原理进行了介绍,给出了在偏心搅拌和中心搅拌时搅拌槽内的时均速度场分布和湍流度等实验结果.这些结果为搅拌槽的设计和放大提供了很有价值的实验依据.

推进式搅拌混合器内湍流特性研究

利用计算流体力学湍流模型和多重参考系法对典型的推进式搅拌混合器内湍流特性进行分析，得到了混合器内时均速度和湍动能的分布特性。研究结果表明，随着半径的增大，时均速度数值先增大后降低，桨叶顶端附近的时均速度较大，与文献试验相吻合；叶轮下端排出区时均速度数值随着轴向位置的增加呈现先增大后急剧下降趋势，在叶轮以上区域沿轴向变化趋于一致；叶轮排出区湍动呈现非均匀性，同一轴向或径向位置各点湍动能最大相差7～9倍。推进式桨叶与45°三叶折叶桨相比具有较好的轴流特性和相对较远传输距离。

搅拌槽流场的实验研究

利用二维激光多普勒测速仪在内径为２５０ｍｍ的搅拌槽内对ＤＴ叶轮和ＰＴ叶轮进行了流场测试，获得了不同几何参数的叶轮在不同工况下的二维时均速度场和湍流强度、雷诺应力、剪切速率分布。为进一步研究搅拌器的流动特性，开发新型搅拌叶轮提供了可靠的实验依据。

侧向水平进水孔口立轴旋涡的试验研究

通过自制模型对侧向水平孔口的立轴旋涡进行基础试验研究。使用有色颜料追踪旋涡表面的质点运动,观测到其轨迹线为多圈螺旋流,并根据这一特性采用摄像法和图形处理技术对时均速度进行测量,与理论结果对比证明这种简单经济的方法是可行的。通过改变试验装置分析来流方向对旋涡的影响,表明进口轴线与来流方向之间的夹角过大是形成立轴旋涡的诱因之一。根据试验结果得出不同来流方向的临界淹没水深计算公式,并对公式进行推广,可作为设计时的参考依据。

液-液旋流分离器内流动特性的大涡模拟

基于柱坐标系下的瞬态N-S方程,采用标准Smagorinsky-Lilly模型,对旋流分离器内的单相流动特性进行了大涡模拟研究,获得了旋流分离器内的瞬时流场、时均速度与湍动能分布,并将结果与雷诺应力模型(RSM)及实测结果进行了对比。结果表明,大涡模拟方法可以得到旋流分离器内的瞬态流场,且能够反映更多的流场细节;对时均速度的预测与实测数据吻合良好,精度优于RSM模型;对湍动能的模拟与RSM方法差异显著,但其结论更符合以往理论分析与实测的结果。相比采用时均方法的RSM模型,大涡模拟方法对此类旋流湍流具有更好的模拟能力。

纸盆结构在压电式合成射流驱动器上的应用

将扬声器纸盆结构引入到压电式合成射流驱动器中,并制作了试件。使用热线风速仪测量了驱动器出口附近的时均速度、最大速度及沿中心线的射流分布。将实验结果与传统压电式合成射流驱动器的性能相比较,比较结果显示,驱动器在频响各区域射流特征不同,频率越高,正向射流越强烈;无论是从时均速度频响曲线还是从最大速度频响曲线上看,采用了纸盆结构的驱动器的驱动性能都有明显的提升;同时射流下游影响范围也有明显增大。总体来看,将纸盆结构引入到驱动器的设计中取得了较好的效果。

风洞的实验标定

标定实验的结果表明 ,除气流的稳定性 ,有效实验段上气流的紊流度、速度均匀性等性能指标符合一般普通风洞的基本要求。本文同时给出了测量的数值结果和相关参数的分布曲线。最后 ,讨论了影响本实验段气流空气动力特性的因素 ,也对实验结果的可靠性进行了分析。

LDV用于搅拌槽流场测量的实验研究

对三维激光多普勒测速系统(3D LDV)和测量原理进行了介绍。

矩形鼓泡塔流体动力学数值模拟

鼓泡塔反应器内流体动力学特性预测对于鼓泡塔的设计和发展具有重要意义。文中应用CFX4.4商业软件,采用k-ε模型中气泡诱发湍流模型,对较高鼓泡塔中湍流弥散力影响和Tomiyama模型的作用进行了数值模拟。研究发现,目前通用的湍流弥散力对所研究的气泡流体动力学影响很小,引入带有气泡诱发湍流模型的Tomiyama模型能获得较好的速度分布。在这种情况下,Pfleger&Becker的模型要优于Troshko&Hassan模型,原因在于后者高估气泡诱发湍流时间尺度。

撞击流混合器流场实验研究

对三维粒子动态分析仪(3D PDA)和测量原理进行了介绍,同时利用该设备对撞击流混合器流场进行了湍流测量和流场分析,给出了混合器内时均速度场分布、脉动速度等的实验结果,为撞击流混合器的设计和放大提供有价值的实验数据。

双流态微泡浮选机气液两相流测试结果分析

介绍了双流态微泡浮选机的特点,采用激光粒子动态分析仪测量了该浮选机矿化器内微泡发生器段和矿化管部分以及浮选槽内的微泡时均速度、脉动速度和粒径分布情况,分析了不同充气量与药剂量对微泡的影响;对比表明,该机在宏观流态、紊动特性以及形成的微气泡尺寸、粒径分布和浓度等方面为微细粒煤泥浮选创造了最佳的流体动力学环境。

对锥形扩散器内紊流的数值仿真与分析

本文用DLR(近壁低雷诺数)型k-ε紊流模型·BFC(边界拟合曲线坐标变换)法对锥形扩散器内的紊流进行了数值仿真与分析。通过对数值仿真结果和实验结果的比较,分析不同模型常数组、模型函数组和时间步长对时均速度和紊流动能的影响。

关于尼古拉兹实验问题的探讨

用理论与实验说明:尼古拉兹用实验两次修改了普朗特混合长度公式,一次是递增论的混合长度,一次是分区论的混合长度,但两次修改都存在错误;由于实验装置的管径是固定的,测得的数据不具普遍性。故得出结论:由于实验装置的管径是固定的、只测时均速度而不测脉动速度和根据拟定的错误公式进行的实验,在混合长度理论中,尼古拉兹的实验结果都是不正确的。

排放角度对波浪环境中圆管射流运动和稀释特性的影响

采用粒子图像测速和平面激光诱导荧光技术对波浪环境中倾斜射流的运动和稀释特性进行了实验研究,对比分析了排放角度对射流瞬时运动形态、时均速度场和时均浓度场的影响。实验结果表明排放角度的变化对波浪环境中射流的运动形态、速度分布和混合范围等均有显著影响。当射流顺波浪方向运动时,射流主体段速度剖面呈双峰分布,达到初始浓度20%、30%、40%和50%的混合范围随排放角度增加而先增大后减小;当射流逆波浪方向运动时,射流速度剖面双峰分布不明显,相应的混合范围随排放角度增加而减小。在波浪牵引和射流卷吸的共同作用下,逆向射流的稀释效果总体上优于与垂线方向相同夹角的顺向射流。

旋流燃烧器冷态模化试验研究

以石嘴山电厂旋流燃烧器为研究对象,分析其存在的在底灰中含有大量未燃尽黑色块状物(约占底灰的10%)这一问题,通过分析石嘴山电厂旋流燃烧器本身结构特点发现在稳燃环处存在台阶结构,在台阶处易造成煤粉热解堆积,这是造成可燃物损失大的原因。因此提出了将原有稳燃环结构改造成稳燃齿结构,从而降低煤粉在稳燃环的台阶处的堆积,加强扰动和输运能力,强化着火和燃烧。依据冷态相似模化的原理搭建气固两相流冷态实验台,利用试验台分别对原有旋流燃烧器模型和3种改进的燃烧器模型进行气相试验。通过对原有旋流燃烧器模型和改进燃烧器模型的一次风气相冷态空气动力场湍动度和时均速度的研究,对3种改造方案及其原有稳燃环进行比较分析,提出了改进的最佳方案。

几何参数影响改进型压电合成射流驱动器实验

通过实验的方法研究了开孔尺寸与腔体体积对改进型压电合成射流驱动器出口处射流强度的影响,由热线风速仪测得的瞬时速度,得到了各驱动器试件单位周期内最大速度与时均速度的频响曲线,并引入腔体体积与开孔面积的比值作为无量纲参数,使得能够将驱动器几何尺寸参数对其射流的影响统一起来.结果显示:在低频谐振频率处,单位周期内最大速度值与时均速度值单调下降;而在高频谐振频率处,时均速度单调下降,单位周期内最大速度值存在极值点;驱动器的几何参数主要对高频区的谐振频率有重要影响.