高雷諾數(shù)三維頂蓋驅(qū)動方腔流實驗研究.pdf

1、方腔流作為驗證數(shù)值模擬計算效率和計算準(zhǔn)確度的標(biāo)準(zhǔn)算例和衡量準(zhǔn)則，受到了各領(lǐng)域?qū)W者的廣泛研究。然而，方腔水流的三維實驗研究由于實驗設(shè)備和可視化技術(shù)的限制，方腔雷諾數(shù)只能達到一個值，不能滿足數(shù)值模擬技術(shù)的高速發(fā)展。如何為高雷諾數(shù)條件下方腔水流數(shù)值模型提供驗證數(shù)據(jù)成為亟待解決的問題。本文對高雷諾數(shù)頂蓋驅(qū)動方腔流進行了實驗研究，對高雷諾數(shù)方腔內(nèi)部流場進行了分析，并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)推求得到大渦模擬的Smagorinsky常數(shù)取值。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如

2、下：
　　（1）使用粒子圖像測速技術(shù)（Particle Image Velocimetry, PIV）測得方腔剖面流場數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行分析和處理，得到不同雷諾數(shù)中性面流場、流線和速度剖面。對方腔水流動力特性進行分析，結(jié)果表明在雷諾數(shù)為一個區(qū)間，流場邊界層的變化仍符合隨著雷諾數(shù)的增大而變薄的趨勢。
　　（2）分析了下游次級渦旋（Downstream Secondary Eddy, DSE）和上游次級渦旋（Upstream Se

3、condary Eddy, USE）隨著雷諾數(shù)的變化情況，對已有的DSE大小隨雷諾數(shù)的變化曲線進行延伸，補充了高雷諾數(shù)條件下DSE和USE大小和雷諾數(shù)的關(guān)系曲線。結(jié)果顯示在雷諾數(shù)范圍內(nèi)，隨著雷諾數(shù)的增大，次級渦旋區(qū)域逐漸縮小，到雷諾數(shù)為一個值時基本消失。
　?。?）根據(jù)量綱分析和大渦PIV求解紊流耗散率的方法公式聯(lián)立，求得大渦模擬Smagorinsky常數(shù)在方腔中的分布。結(jié)果表明Smagorinsky常數(shù)從邊壁到中心處從零開始增大