氣固兩相圓湍射流擬序結(jié)構(gòu)的PIV測試及研究.pdf

1、湍流擬序結(jié)構(gòu)是流體力學(xué)中的經(jīng)典難題之一.圓湍射流包含著由于剪切層K-H不穩(wěn)定性觸發(fā)的豐富的擬序結(jié)構(gòu),是組成旋流射流、燃燒室流動等復(fù)雜流動及工程流動廣泛涉及的基本流動,因此開展兩相圓湍射流擬序結(jié)構(gòu)的研究既有重大的學(xué)術(shù)價值,又是工程應(yīng)用的迫切需要.各種現(xiàn)代的研究方法和技術(shù)手段如實驗觀測、理論分折、數(shù)值模擬等都一齊被用來研究這個問題,其中每一種都有它的重要作用和地位,不可能被其它手段完全取代.在國家自然科學(xué)基金的資助下,本文在系統(tǒng)、全面地回顧

2、和總結(jié)近30年來兩相湍流擬序結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀以及PIV技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,率先運(yùn)用PIV技術(shù)和熱線風(fēng)速儀等手段對水平兩相圓湍射流擬序結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相關(guān)的研究.取得了一些具有理論意義和實際應(yīng)用價值的成果,在一定程度上填補(bǔ)了國內(nèi)對兩相湍射流研究的空白.本文首先建立了兩相圓湍射流擬序結(jié)構(gòu)的實驗系統(tǒng),完成了對圓湍射流擬序結(jié)構(gòu)演化的顯示和觀測.得到了典型工況下的流態(tài)圖以及相關(guān)的數(shù)據(jù),分析了圓湍射流的變化規(guī)律.本文的另一個研究重點是兩相圓湍射流中顆粒相與

3、氣相擬序結(jié)構(gòu)的相互作用的特征以及運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的規(guī)律.通過在不同組合工況下(顆粒粒徑分別為30±10 μ m、75±10 μ m、125±μ m,填裝比分別為η=10%、η=20%、η=30%,雷諾數(shù)分別為Re=3190、Re=6230、Re=10010)的實驗,得到了大量的靜態(tài)和動態(tài)的圖象以及相關(guān)的寶貴數(shù)據(jù).分析了兩相湍射流中顆粒相在氣相擬序結(jié)構(gòu)和重力作用下的運(yùn)動特征;揭示了St數(shù)的變化、填裝比η的變化以及Re數(shù)的變化對兩相射流中顆粒