双流道及双叶片式叶轮内流场的PIV测量与比较

为研究双流道叶轮与普通叶片式叶轮的内部流动区别,设计制作了满足粒子图像测速仪(PIV)测量要求的模型泵,模型泵的叶轮有双流道和双叶片2种形式。用PIV分别测量了双流道叶轮和双叶片叶轮的内部流动,并自编程序对测量所得绝对速度进行分解,得到相对速度。由测量结果可知:在双叶片叶轮内,流体基本沿叶片吸力面流动,叶片压力面上的相对速度较低,在压力面出口出现了速度很低的回流区,有明显"射流-尾迹"特征。双流道叶轮内流动也不均匀,但没有出现明显的回流区,流态较好。流量改变时2种叶轮内的流动变化规律一致,随着流量增大,相对速度逐渐增大、绝对速度减小,设计工况下叶轮内的流态最好,小流量工况下流动扩散严重。

双叶片离心泵内动静干涉的三维PIV测量

为研究叶轮与蜗壳的动静干涉作用,采用三维PIV对一双叶片离心泵最优工况下叶轮流道内3个截面内的流动进行了测量,每个截面内测量9个叶片位置.结果表明:随着叶片与隔舌距离的不同,叶轮流道内的相对速度场和轴向速度场发生了明显的变化;当叶片在隔舌与蜗壳1断面间时,流道内的流量最小,相对速度场分布最为均匀;在前盖板附近吸力面的流道出口出现了低速区,形成了射流-尾迹结构,并在流道进口发现较强的轴向速度;当叶片随着旋转方向远离隔舌时,流道内的流量逐渐增大,在叶片压力面进口出现了流动分离并产生了旋涡,而流道出口的相对速度变得平稳,同时流道进口的轴向速度减弱;当叶片随着旋转方向靠近隔舌时,叶轮流道内的流量逐渐减小,流道进口的旋涡减弱并消失,流道出口的压力面附近相对速度降低,吸力面附近的相对速度增大,同时流道进口的轴向速度继续减弱.

长短叶片离心泵叶轮内部流动的PIV测量

设计了一副长短叶片各5个间隔布置的离心泵叶轮,应用二维粒子图像速度仪(2D-PIV)成功测试了大流量、设计流量和小流量3种工况下长短叶片同一叶槽内的瞬时流场。测试结果充分揭示了长短叶片叶轮内速度矢量场特征及长叶片吸力面、压力面和短叶片压力面、吸力面相对速度随叶轮半径的变化规律。分析了3种工况下相对速度沿圆周方向的变化规律。

圆柱体绕流尾迹的PIV测量

PIV是一种先进的流场定量测量技术,在生产性风洞中的应用前景非常广泛。利用PIV测量技术,采用双CCD摄像机在FL-5低速生产性风洞中对不同的雷诺数Re下圆柱体绕流尾迹进行定量的测量,给出了圆柱体绕流尾迹的瞬时速度场、涡量场和流场的流线图。通过测量发现剪切层的相互作用是圆柱体绕流尾迹区旋涡形成和脱落的重要因素,并直接验证了Gerrard的绕流尾迹理论;在雷诺数Re=104～105范围内,随着雷诺数的增大圆柱绕流近尾迹区旋涡形成区域长度在逐渐缩短。

不同类型防护林绕林流场的PIV测量

利用粒子图像速度场仪(PIV),采用2帧-互相关的分析技术,对紧密型、疏透型和通风型防护林流场的流动特征在环境风洞中进行实验研究。通过PIV系统测量,得到不同类型防护林绕林流场的速度矢量图、流线图和涡量场图,并对各个流场特征进行探讨。

层流炉内颗粒停留时间PIV测量

为了确定生物质热分解产物在层流炉内的停留时间,设计了一套层流炉透明冷态模拟装置,以炭粉代替生物质热解固体产物,利用PIV技术测量炭粉在不同主气流量和收集距离下的停留时间。根据流场相似准则,即冷态流场与热态流场雷诺数相等,确定主气流量分别为1.0、1.5、2.0和2.5 m3/h;收集距离由热态实验确定,分别为200、250、300和350 mm。测量结果表明:对于同一收集距离,炭粉的实际停留时间与气流理论停留时间的比值与流场雷诺数呈正比。而收集距离不同,函数关系式不同。因此当管内气体流动满足层流状态时,根据已知热态层流炉内流场的雷诺数和气流理论停留时间,可以利用此函数关系计算出颗粒实际的停留时间。

近自由表面翼型尾流速度场的PIV测量及POD分析

翼型的流场结构对地效飞行器气动特性有着重要影响,针对这一问题,该文介绍了在风浪槽中进行的近自由表面翼型的流场PIV试验测量及其试验结果。实验分别测量了翼型与自由表面不同间距的多种工况下,零攻角NACA0012翼型尾流速度场随时间的演化过程,并将同一间隙条件下连续采集的瞬态速度场结果进行时均统计分析,获得了尾流的时均速度场等信息,用于对比分析翼型与自由表面不同间隙时的流场结构特征。实验结果表明,随着翼型与自由表面间距的不同,翼型尾流场的流动结构和气流在翼型表面的分离特性发生明显的变化,进而可能引起作用于翼型的气动力的变化。而后将本征正交分解POD(Proper Orthogonal Decomposition)方法应用于PIV瞬态速度场的后处理,研究分析了翼型尾流各本征模态下的湍流结构。结果显示低阶本征模态中存在明显的相干结构,且大尺度的流动结构与流场中绝大部分的能量分布直接相关,而高阶本征模态代表了流动的小尺度结构。

离心叶轮机械有叶扩压器内部流动的PIV测量

以离心风机为研究对象,设计构建了用于内部流场激光测量的离心风机试验台,离心风机全部由透明度较高的材料制成。对PIV技术测量叶轮机械内部流动的应用进行了探索和实践,合理设置系统光路,优化筛选PIV示踪粒子和PIV双曝光时间间隔,最后采用PIV测量技术详细测量了某一运行工况下有叶扩压器的内部流场,给出了有叶扩压器不同轴向位置处流场的试验测量结果,并简要讨论了有叶扩压器的内部流动。

四通道燃烧器冷态流场优化的PIV测量

利用粒子成像测速仪PIV对水泥生产中回转窑冷态模型内四通道燃烧器出口附近的流场进行测量,考察不同的轴流风、旋流风、煤风和中心风之间的比例关系对流场的影响作用,分析了四种不同工况下的燃烧器出口的流场特性.结果表明轴流风和旋流风速度对燃烧器形成的射流场影响最显著.其中轴流风促进内部回流区的形成,旋流风减弱内回流区的形成,但能够加强流体和煤粉的充分混合,避免煤粉燃烧时局部高温区的形成.因此适当增加轴流风量和旋流风量可以起到降低烟气中的NOx含量的作用.

阀腔内速度场的PIV测量

本文利用流场可视化技术对液压滑阀中的流场进行了实验测量。通过对相似模型中的速度场进行图象采集，经过图象处理与分析，得到了流场内某些点上速度的近似值，并通过插值方法得到全流场的速度。

大出口角离心泵叶轮内部流动的PIV测量分析

本文利用可视化的激光粒子成像测速技术(PIV)对一个大出口角的离心泵叶轮进行了内部流场的速度测量。结果证明离心式叶轮内部的流动基本是符合势流理论的。但在靠近叶片压力面处存在一个"弱射流-尾迹"结构。

旋转对气冷涡轮内部流场影响的PIV测量

采用PIV测速技术分别对旋转和不旋转两种情况下的气冷涡轮内部流场进行实验测量,研究旋转对气冷涡轮内部流场的影响。同时改变吹风比(M=1.5,2),研究不同射流吹风比对涡轮流场的影响。实验结果表明,冷却孔射流下游附近存在明显的尾迹区域。旋转情况下涡轮内部流场中存在的离心力、哥氏力的作用使射流与主流的掺混流场结构改变。与静止涡轮叶栅流场相比,旋转对叶片压力面侧流场的影响明显大于吸力面。同时,吹风比增大使射流与主流掺混流场区域以及射流尾迹区的范围扩大。

上升流场颗粒分离的PIV测量

利用建立的PIV系统对上升流水力分选机内颗粒分离的两相流场进行了测量和分析,揭示了各个区域的流场流态、液相的速度分布、固相颗粒的运动规律以及涡量场的大小,不仅可为重力分选的理论研究工作提供一定的参考,也检验了采用此技术对流场分析的可行性。

离心泵叶轮轴向旋涡流的PIV测量

采用先进的粒子图像测速(PIV)系统对普通叶轮改型设计后的有机玻璃叶轮内部流场进行无接触测量,获得轴向旋涡流绝对速度矢量图及原始数据。通过MATLAB语言进行数据处理并绘制出相对速度大小分布及矢量图,分析并归纳总结出轴向旋涡流相对速度大小、方向在不同半径处的分布规律以及在工作面、背面上的变化趋势。所得叶轮轴向旋涡流动规律完善了离心泵叶轮内部流场结构,研究结果为轴向旋涡流的数值计算提供了依据。

增湿活化脱硫反应器中脱硫剂颗粒和雾化水滴数量浓度的PIV测量(英文)

炉内旋涡喷钙尾部增湿活化脱硫技术是控制燃煤SO2 排放最有发展前景的技术之一 .采用先进的颗粒速度图像仪 (PIV)测定了活化反应器内气液固三相流场 .利用二次开发的软件 ,经过图像处理得到活化反应器内脱硫剂颗粒和雾化水滴数量浓度 .研究结果对于深入理解活化反应器内浆滴促进脱硫机理、优化结构和运行参数具有重要意义 .

竖直管内陶瓷球颗粒运动的PIV测量

利用PIV技术对陶瓷球颗粒在竖直管内的流动进行测量,为下降管中流动混合过程热交换规律的研究提供理论支持。实验结果表明:在所采用的下料方式下,陶瓷球的运动是一种匀加速运动;在运动过程中,陶瓷球之间有相互的碰撞,但次数很少;陶瓷球与管壁也有相互碰撞,而且比陶瓷球之间的碰撞几率要大得多。

回流扩散燃烧火焰湍流结构特性的PIV测量

利用粒子图像速度场测量(PIV)技术对不同燃空速度比下的钝体回流扩散燃烧流场进行了测量,考察不同火焰的湍流结构特性。结果表明,流场中轴向脉动速度沿钝体中心轴线成对称分布,轴向脉动速度最大值出现在钝体中心轴线处,流场切向雷诺应力以钝体轴线呈中心对称,在中心轴线处切向雷诺应力值为0,随燃空速度比的增大,轴向脉动速度和切向雷诺应力不断增大,随着与钝体表面的距离增加,流场截面上最大轴向脉动速度不断减小,最大切向雷诺应力先增大,后减小。

离心泵内流动湍流应力的PIV测量

本文利用可视化的"激光粒子成像测速技术(PIV)"对离心泵叶轮内部流场进行速度测量,并按照PIV数据分析的特点获得了测量区域的主雷诺切应力、主雷诺正应力和黏性切应力的分布。结果表明,主雷诺切应力的较大值均出现在叶片表面及叶轮出口处,随着叶片相位的不同,切应力分布也发生变化。主雷诺正应力以及黏性切应力的分布与主雷诺切应力的分布基本相同。

超跨声速喷流流场的PIV测量

对示踪粒子发生装置和几种粒子的特性进行了实验研究 ,发现压缩空气流中自然存在的润滑油粒子在跟随性、分布的均匀性和稳定性、以及浓度方面对于PIV测量都非常有利。实验成功地应用PIV技术对超跨声速喷流流场进行了测量 ,初步分析了测量结果与理论的差异 ,并分析了实验的可靠性和精度。

磁力搅拌湍流场的PIV测量及流场演变的POD分析

为了解磁力搅拌过程湍流特性,对其开展了激光粒子图像测速(PIV)试验,并进行了本征正交分解(POD)分析。分析表明,在测量平面转子外部区域,除平均流动,含能量较高的流动结构为循环剪切流和转子旋转的尾涡结构。在搅拌槽底部具有较高的旋涡强度,有利于固体颗粒悬浮。流体与转子之间的流-固耦合作用使转子产生振荡,随转速升高,系统稳定性下降,平均流动含能降低,小尺度结构含能增加,涡流扩散增强,有利于混合和反应进行。