微结构阵列对近壁面层液体运动规律的影响

表面微结构阵列可用于调控微间隙中液体的流动行为、运动阻力和混合特性等.本文采用石英晶体微天平实验研究了微凹坑和微圆柱阵列以及微结构表面形貌对近壁面层液体运动行为的影响.石英晶体微天平的系统频移和半带宽变化与近壁面层液体的运动行为密切相关,研究显示,表面微凹坑倾向于受限液体的运动,因此微凹坑表面引起的频移绝对值明显大于与其具有相同特征尺寸的微圆柱表面,且均大于光滑表面.粗糙表面结构会明显地增加近壁面区域液体运动的紊乱程度,因此具有粗糙顶部的二级微圆柱表面引起的半带宽变化明显大于与其具有相同特征尺寸的微圆柱表面,且均大于光滑表面.该研究为微流道表面阵列微结构形式的选择提供了实验依据.

导热和绝热隧道顶棚近壁面火灾烟气层特性

隧道围岩的导热是影响隧道火灾燃烧特性但常常受到忽视的重要因素之一。为研究隧道导热条件对隧道顶棚近壁面区域内火灾烟气蔓延过程的影响,采用数值模拟与全尺寸模型实验相结合的方法,分析了顶棚导热和绝热两种条件下顶棚近壁面区域竖直方向上的温度分布和烟气层特性。结果表明:顶棚强对流烟气沿隧道纵向蔓延时,导热条件下火源下游100 m范围内顶棚下近壁面最大温升出现的高度位置与温度边界层的相似,且最高温升位置与隧道高度之比值的最大值为0.04,高于绝热条件的0.03,出现最高温升的位置距离火源更远。绝热条件下近壁面区域竖直方向温度分布主要受高温烟气卷吸较低层空气的对流换热的影响。在火源功率低于20 MW时,顶棚接触面烟气温度沿隧道纵向呈指数形式衰减,其无量纲温差可用无量纲火源功率与无量纲纵向距离的三分之一次方来表示。导热条件下的烟气与壁面换热造成的损失对顶棚射流温度分布的影响小于绝热条件下卷吸换热的影响,且该热损失量亦沿纵向呈指数形式衰减。

近壁面猝发湍流对颗粒物起尘机理的探讨

应用象限分析对在环境风洞中模拟的平坦近壁面湍流进行了研究,探讨了近壁面湍流的间歇性结构与猝发现象,观察了颗粒物起动的过程,探讨了猝发湍流对颗粒物的作用机理.结果表明,比平均雷诺切应力高1个量级的瞬时雷诺切应力,时间分担率小于20%,而对平均雷诺切应力的贡献率却达到50%.近壁面层湍流猝发行为中抛射和外交换对颗粒物的飞起有支配作用,导致的瞬时雷诺切应力足以使颗粒物脱离地表进入空中.以10倍平均雷诺应力来估计抛射行为导致的瞬时雷诺切应力,考察瞬时雷诺切应力对颗粒物起动的作用,得到了与经验公式一致的起尘临界摩擦速度公式.在颗粒物起动研究中,对于可表征湍流在空间和时间上间歇性猝发特点的瞬时雷诺切应力,应引起足够的重视.