可变进气涡流系统气道入口流速的PIV测量

为了研究双进气道柴油机缸内涡流的调节原理及性能,在稳流气道试验台上测试了一种带涡流调节阀的新型气道组合的流通能力与调节涡流的性能.用PIV系统对各个工况下气道入口的流场进行测量,通过PIV系统输出的二维流场信息估算气道进气质量流量的变化及分配情况,同时利用AVL-FIRE对整个实验系统进行了CFD分析.结果表明,柴油机双进气道通过涡流控制阀调节直气道的进气质量流量及流速,引起总的质量流量的变化,进而改变了缸内涡流的大小.     

汽车底部结构对气动特性影响的数值仿真与实验研究

以降低车身阻力和获得汽车底部流动最佳化外形为目的,应用计算流体动力学方法对汽车底部空气流动特性进行数值仿真,详细描述了汽车底部以及尾部的空气流动机理.计算结果表明:底部结构对汽车底部空气流动特性和尾涡特性有明显影响,是整车气动特性的关键组成部分,使气动阻力系数增加0.0523,气动升力系数增加0.1495;进一步分析得出,存在一个最佳的尾气排放速度使得气动阻力系数最大能够下降0.0136.汽车模型的风洞实验和PIV实验验证了该计算方法的准确性,计算分析结果为汽车底部设计与改进提供了参考数据.     

投弃式海流剖面仪探头流场TRPIV测量

 投弃式海流剖面仪(eXpendable Current Profiler,XCP)探头是最新型的投弃式海洋环境剖面测量探头,在海洋调查、科学研究以及军事上有着重要应用。XCP探头在海水中的姿态直接影响海流测量精度,因此试验研究探头水下姿态对投弃式海流测量技术发展有重要意义。本文通过搭建试验装置,应用高时间分辨率PIV(Time Resolution Particle Image Velocimetry,TRPIV)技术在室内低速循环水槽测量了XCP探头水平截面的二维瞬时流场和平均流场。分析了不同旋转速度比及雷诺数对流场的影响,进而根据马格努斯效应分析了XCP探头受到的侧向力。试验结果表明,探头受到的侧向力与旋转速度呈正比关系,并且随雷诺数的增加探头受到的侧向力也增加了。据分析结果可知,实际工作中探头穿越不同的海流层下落时受到变化的侧向力作用,并导致其在海水中以倾斜状态下落。试验结果可为XCP探头在下落过程中倾斜情况的估计提供参考和依据。     

水泵吸水口临界淹没深度及其近场水力特性试验研究

通过试验观测水泵吸水管附近旋涡生成、发展的过程,得到了吸水口临界淹没深度与流量的关系式;同时应用粒子图像测速(PIV)技术,对吸水口近区流场进行了多方位、多断面连续拍摄,获取了全场瞬时及时均的流速场和涡量场,定量显示了吸水口周围流速分布、旋涡位置及大小等水力特性.     

CBY桨搅拌槽内湍流结构的研究

在槽径为0.192m的CBY桨搅拌槽内,采用时间解析粒子图像测速仪(tim e-resolved PIV,TRPIV)和常规二维粒子图像测速仪(2DPIV)对搅拌槽中速度场进行了测量。分别用小波分析法和角度解析法将搅拌槽中周期性脉动和湍流脉动分开,发现两种方法所得的结果具有较好的一致性,说明了小波分析方法能够提取湍流动能。进一步研究表明,小波分析能将脉动速度分解到各个尺度上,频率越低的尺度所含的能量越大,且各尺度能量有着相似的分布规律。此外,随着雷诺数的增大,无因次化后的周期性脉动动能和真实湍流动能基本不变。     

阀体后90°圆形弯管内部流场PIV分析

利用激光粒子图像速度场测试技术对阀体后90°圆截面弯管的内部流场进行测量,分别在不同阀体开度和流速工况下,获取了弯管内大量高分辨率瞬态速度场数据,并对其进行统计分析,以获取相关流场特征,包括时均速度场、流线图谱及涡量场等.结果表明：阀体后弯管流场存在明显的高速区和低速区,并在特定工况下产生涡流;流场特性随着阀门开度、流速以及截面位置的不同而产生较大的变化.     

旋转床内流体微观流动PIV研究

采用粒子图像成像技术（PIV）测定了旋转床空腔区内液滴尺寸和液体的流动速度,研究了填料厚度和转速对空腔区内液滴平均直径的影响,得到的液滴平均直径范围为0.15~0.9 mm。利用粒子图像成像技术观测了空腔区内流体流动情况,验证了旋转床内径处存在流动端效应区。对测量得到的速度进行了关联,得到了旋转床空腔区内液滴速度的关联式。最后通过引入切向相对速度差σ,得到了设计中所需最小填料径向厚度为10cm。     

圆柱型水槽内动/静叶相干非定常流动的实验研究

在不同的转速和动／静叶相对位置下，利用粒子图像速度场仪（PIV）对具有动／静叶的圆柱型水槽内瞬态流动非定常相干情况进行了实验研究，为了消除随机因素的干扰，实验采用锁相编码器技术和集平平均技术来处理实验数据，结果表明，圆柱型水槽内部具有较强的动／静叶相干现象，静叶区经常出现旋涡结构，通过集平均处理得到的某一转速及动／静叶相对位置情况下的速度矢量分布，可显示旋涡的位置随动叶和静叶的相对而变化，实验还发现，随着转速的升高，动／静叶相对位置对静叶区旋涡的影响变小。     

湍流边界层内标度律的研究

利用高分辨率、高帧率PIV系统对湍流边界层中的脉动速度结构函数及标度律进行了实验研究.实验是在动量损失厚度雷诺数Reθ=3069下测量平板湍流边界层的二维瞬时速度场.首先,应用小波分析以及传统的统计学方法,对流向脉动速度增量和法向速度增量的概率密度函数进行研究,并和gauss正态分布进行比较,说明在湍流边界层中存在着数量众多的大幅值间歇性事件发生.然后,利用在动量损失厚度雷诺数Reθ=3069下测得的数据,对多种脉动结构的标度律进行了研究,结果表明流向脉动速度u′、法向脉动速度v′及脉动涡分量dv′/dx的统计结构量均存在明显的标度律,且标度指数与自相似律和SL标度律基本吻合,只是随尺度的不同而略有不同,且呈现一定的规律性.     

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．