制动工况下液力偶合器涡轮轴向漩涡流场试验分析

轴向漩涡流动是研究液力偶合器能量损耗的重要基础。该文基于粒子图像测速技术采集制动工况下液力偶合器轴向漩涡流场图像,通过图像处理技术识别并提取液力偶合器外壁面上特殊几何结构所呈现的光学特征,完成流动图像动态标定。利用霍夫变化直线检测算法识别泵轮轴向流场流速方向,通过图像互相关算法并采用查询窗口偏移技术提取涡轮轴向漩涡流场结构,应用误矢量识别算法检测错误流速矢量并予以剔除,获得优化的流动图谱。研究结果表明:泵轮轴向流场中液流是一种复合加速运动;涡轮轴向流场中液流是一种多尺度漩涡流动,主流区域上流速值为0.2~0.4 m/s,叶片与壁面组成的角隅区域上形成小尺度涡旋,角隅区域上流速值为0.6~1.1 m/s。上侧叶片与泵轮、涡轮交界面处的角隅区域上存在与主流循环流动方向相同的小尺度涡旋,涡量数值为?8 s?1,此处涡旋将促进液力能量的传递与转换,其他3个角隅区域上的涡旋方向与此相反,涡量数值分别为13、15和20 s?1,由于该局部区域小尺度涡与主循环涡的相互混合作用,引起流动迟缓,造成能量损耗。试验研究结果将为液力偶合器轴向漩涡流动现象提供有价值的参考依据。

诊断窗口尺寸对粒子图像测速影响的研究

在比较几种改进的互相关算法特点的基础上,定义了矢量误差的数学描述,分析了互相关算法中诊断窗口尺寸对速度测量结果的影响规律,并据此设计了寻找最佳诊断窗口尺寸的方法以减小粒子图像测速中的计算误差。实验结果表明,与采用固定诊断窗口的经典互相关法对比,本文方法计算出的速度值一般可提高1%,同时速度方向的准确性也能得到一定程度的提高。

基于非均匀查询窗口PIV技术的湍流边界层特性实验研究

粒子图像测速技术以及互相关图像查询算法在湍流边界层测量中应用广泛,而均匀查询窗口(Interrogation Window,IW)较强的空间平均作用提高了IW对速度数据的尺度敏感性。根据量纲为一的速度的相对不确定度构造与局部平均速度相适应的非均匀IW模型,结合图像变形技术,形成IW法向尺寸随法向位置或速度梯度变化的IW布局。利用DNS槽道流对该方法的性能进行评估,通过Reθ=355,440,538的平板湍流边界层PIV实验,对比不同IW方法的湍流边界层特性结果差异。结果表明:相比于均匀IW方法结果,非均匀IW方法有效提高了近壁面的空间分辨率和位移精度,获得了准确的湍流统计量信息,识别出了更完整的涡结构并提升了湍流结构中含能结构的能量获取能力。非均匀IW在边界层测量中表现出了更好的性能,这对于充分的解析边界层至关重要。