为研究过渡流下顺排圆柱列的流动规律,搭建了开式循环水槽。利用粒子图像测速(PIV)技术,在确定纵向间距(PT)及雷诺数(Re)的情况下,改变横向间距(Ps),从而对顺排圆柱列的瞬时场及时均流场进行可视化实验研究。实验结果表明在Re=150,PT=2.5D,Ps=2D^6D的工况下,上游圆柱与下游圆柱间距直接影响圆柱列流场换热效果。当Ps在2D^3D之间,上游圆柱与下游圆柱之间流场为回流死区,该区间换热效果差;Ps由3D增加至4D时,上游圆柱与下游圆柱之间流场由稳态变为非稳态;Ps由4D增加至6D时,上游圆柱与下游圆柱之间流场区域的洗刷效应减弱,且Ps=4D时,该区域的周期性更加明显。

对于尾流的研究大都局限于岛屿型绕流体在展向非常长的情况,但是在天然环境和水利工程中出现的多为水深相对很浅的流动,并且很多是绕半岛形建筑物的流动。由于底部摩阻和壁面边界的限制,浅水域中的半岛尾流有着一些特殊的流动规律。笔者采用数字粒子图像测速(DPIV)技术,在长30m、宽3.5m、高1m的水槽中比较系统地测量了浅水中绕平板半岛的尾流区流场,分析了大尺度旋涡的运动规律,得到了控制尾流流动形式的稳定性参数的临界范围。

用有限元法(FEM)和粒子图像测速技术(PIV)对三种不同开口度下进口节流滑阀沿进口流道、节流口、阀腔以及出口流道的流场进行了数值计算和试验可视化研究。数值模拟的数学模型采用的是连续性方程和Navier-Stokes方程的流函数—涡量式,有限元法用于方程的离散。自行编制的有限元计算程序用来计算求解区域离散点上的流函数及涡量值,再根据流函数及涡量与速度分量之间的关系求出各结点上的速度矢量。对于粒子图像测速试验,光源采用双脉冲NdYAG激光器,再用柱透镜和球面镜调制得到1.0mm片光照射流场。30～50μm的聚苯乙烯小球用做示踪粒子,Kodak ES1.0 CCD照相机拍摄流场图像,所得图像用FFT相关算法进行处理,结果用Tecplot输出,数值计算和PIV试验表明,滑阀内部有三个部位产生涡旋。数值计算又表明滑阀开度对阀内部流场结构有影响。研究对于定性分析阀内...

粒子图像测速是一种基于流场图像互相关分析的二维流场非接触式测试技术，在流场测量中占有非常重要的地位。本文阐述了PIV粒子图像测速的基本原理及其在复杂流场测试中的应用状况，如泊肃叶流动及圆柱绕流、横流中水平方柱绕流旋涡、涡旋波流场、横流中近壁水平圆柱绕流旋涡、角区三维分离的附着奇点结构、漩流中间包流场、角区非定常马蹄涡结构。对掌握和了解PIV测试原理及方法具有一定的参考意义。

合理选择湍流模型是获取准确和可靠数值模拟结果的关键。该文采用3种湍流模型(标准k-ε模型、分离涡模型、大涡模拟模型)仿真制动工况下方形腔液力偶合器流场,提取流速场和涡量场。基于粒子图像测速(particle image velocimetry,PIV)技术测量液力偶合器制动工况下流场,将数值模拟结果与PIV试验结果进行对比,以PIV试验测量结果作为评价基准,分析采用3种湍流模型计算流场结果的差异性,完成湍流模型的适用性分析。结果表明,标准k-ε模型仿真结果与PIV试验结果误差较大;采用大涡模拟模型模拟主流区域流场结构分布更加真实,仿真结果能够较好地解释主流区域多尺度涡旋运动规律和能量耗散机理;采用分离涡模型能够更准确地捕捉近壁面和角涡区高梯度流场结构分布。研究结果可为液力偶合器流场精确计算与性能预测提供参考。

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...

为了研究串列双圆柱绕流规律，针对本实验设计了开式循环水槽，将染色法及粒子图像测速（PIV）系统相结合。对不同雷诺数下的单圆柱、不同间距比的串列双圆柱绕流进行定量及定性的可视化实验。首先验证实验装置的稳定性。然后对不同雷诺数下的单圆柱绕流进行可视化实验，将实验数据与文献数据对比，验证实验装置的正确性。Re=200时，得出以下实验结论：当中心距Ps≤3D时，上游圆柱的尾流呈现出稳态，而下游圆柱的尾流是非稳态；增大间距，上游圆柱的尾流逐渐由稳态变成非稳态，并且这种非稳态将会加强下游圆柱尾流的非稳态，随后下游圆柱后端出现有规则的涡脱现象。

实现粒子图像测速包括两个关键步骤：粒子图像的获取和粒子图像的处理。本文为粒子图像的处理探索出了一条新的途径；实现了原诊断系统中Ｍａｃ机上的移植。并且根据Ｍａｃ机处理图像处理的先进性对原处理系统进行了改进，特别增强了其后处理功能。

利用在线式ＰＩＶ系统，采用相关的分析方法，以较高雷诺数下圆柱绕流和翼型尾流为例，对ＰＩＶ在低速风洞实验研究中的应用作一简要介绍，旨在表明当前ＰＩＶ技术的一些特点及其用于风洞实验研究的潜力。

介绍了PIV测试原理并采用实验方法对水力旋流器内部流场进行测试根据对拍摄到的示踪粒子的运动图像的处理分析流体的三维速度分布得到了切向速度、轴向速度和径向速度沿直径方向上的分布规律。