圆形截面管路内PIV流场测量的直接校正方法

为修正圆形截面管路内PIV（粒子图像测速）流场测量中的图像畸变,建立了一种基于光学原理的直接数值校正方法.该方法不受流体饱和温度限制,可对坐标和速度矢量进行同步校正,壁面附近的光学畸变也能够进行较好还原,同时不需要额外的辅助设备.采用Fortran语言编制了通用的计算机代码,只需改变程序相关输入参数,即可应用于其他条件下的图像校正.使用方形规则化网格对其进行了验证,误差不超过3%.对于双层圆形管壁内低温气液两相流动的PIV流场测量实验,该方法能够给出满意的校正结果.
     

墩柱周围水流表层涡漩区宽度的试验研究

墩柱周围水流涡漩区为航行的不安全区域,该区域宽度的确定对通航河流桥梁附近航道及桥梁设计具有重要意义．采用粒子图像测速技术,对直槽和弯槽中圆柱周围近区表层的速度分布进行了测量．依据所测得数据,可知墩柱周围涡漩区的宽度与墩前行近水流条件、河槽弯曲情况等因素有关;并得到了圆形墩柱两侧水流表层涡漩区宽度与弗汝德数的相关关系．     

PIV测量技术在异重流运动特性实验中的应用

异重流是国内外研究的热点之一,也是水利工程专业“河流动力学”的重要教学内容。为加强学生对异重流运动特性专业知识的理解,提高“新工科”教育理念下学生的创新素质和综合素质,特设计出基于PIV测量技术的盐淡水异重流运动特性实验。学生通过拓展知识预习,实验方案设计, PIV测量技术学习,异重流入侵过程观察,以及异重流运动特性的结果分析,实现了综合设计型实验的训练,提高了解决实际问题的能力,提升了实验创新水平。     

多时距PIV技术在复杂流场测量中的应用

采用一种多时间间距适配(多时距)的粒子图像测速(PIV)技术对静水与横流环境下的垂向圆管射流流场进行测量,对比分析了多时距PIV技术测量结果的可靠性,探究了静水与横流环境下垂向圆管射流的运动特性。结果表明,多时距PIV技术得到的测量结果能够精确反映射流在静水和横流环境中的时均特征和紊动特征,且其精度明显优于传统PIV技术所得到的测量结果。研究发现,多时距PIV技术可既方便又精准地测量视窗内速度变化大的流场。     

涡轮桨搅拌槽内流场的数字PIV测量

为研究机械搅拌槽内的流场特性,用数字粒子图像测速仪对桨叶直径与搅拌槽直径比约为0.5的涡轮桨搅拌槽内流场进行了测量。实验发现测量值随时间的随机脉动非常剧烈,为准确获取时均速度场,确立了多采样点平均的实验方法并进而找出了最佳采样点数。在获取的时均速度场的基础上计算了流量准数、涡量和湍动能的分布,考察了转速和测量面位置对流场的影响。结果表明:湍动能分布不均匀,在叶轮区较高,而在主体区较小;由于自由液面的作用,湍动能在高度方向上呈非对称性分布,并且这种非对称性随转速的变化而变化。     

面向典型微流控芯片的流场测速技术研究

介绍了微流体流动特性测试技术的发展和应用概况,选用激发光源、荧光显微镜和高精度CCD摄像机等建立了显微粒子图像测速装置,用于测量微流控芯片内部电渗流流动特性,并给出显微成像单元、激发光源、示踪粒子的技术指标和适用范围．根据微流控芯片的特征尺寸和内部电渗流速度．分析了应用显微粒子图像测速技术测量微流场速度分布的测量分辨率、测量精度、测速范围等关键问题．研究结果表明：在电场强度100V／cm、宽度50μm的玻璃微通道内,硼砂电渗流速度约为220μm／s,放大倍率低于40倍,MicroPIV动态测速范围能满足流场测速要求;选用直径．300nm的荧光粒子,在高于10倍放大倍率下,粒子像大干3个CCD像元的尺寸,可以进行观测;MicroPIV测速系统的测速精度则与光学系统、图像处理技术、电场力、布朗运动等有关系．     

差压式流量计的流量计算及节流件计算（Ⅰ）

按照新的国家标准ＧＢ／Ｔ２６２４－９３讨论差压式流量计的流量计算。标准节流件计算及用计算机计算框图。     

锯齿型微通道内流流场的微尺度粒子图像测量

利用微通道粒子图像测速技术在Re=150时,对断面尺寸为800 μm×800 μm的两种锯齿型微通道流动进行了研究.采用3 μm荧光示踪粒子、10倍显微物镜和14位灰阶CCD相机获得了清晰的粒子图像,通过多幅图像平均的方法消除示踪粒子布朗运动的影响,使用滤光装置提高图像信噪比.对两种锯齿形微通道流动的整场测量发现:微通道内流体在各齿之间流动结构基本一致,尖角和圆角齿形微通道在转弯内侧都存在一个低速旋涡区,圆角齿形微通道旋涡区占据范围相对尖角通道更大;在尖角齿形流道的尖角处,除存在一个完整的大涡外,还发现在大涡上部存在一个与大涡方向相反的叠加涡,叠加涡流动结构不稳定,流速更低,流体中所挟带杂质更容易在该区域沉积形成堵塞,从而导致微流道结构的改变.     

旋流燃烧室内湍流流动的PIV实验研究

建立了微型燃气轮机旋流燃烧室实验台．采用二维粒子图像测速技术(PIV)测量了旋流燃烧室火焰筒内冷态速度场．旋流燃烧室主要由3个旋流器和1个侧壁开有测试视窗的圆筒段组成．在空气流量为0．114m^3／s的工况下，得到了燃烧室火焰筒内气体时均切向速度分布及旋流燃烧室火焰筒中心截面和不同轴向横截面位置的速度矢量分布图．实验结果及其分析为旋流燃烧室的数值模拟计算和进一步的实验研究提供了基础．     

内燃机缸内流场PIV测试技术中获取数据的方法

把 PIV流场测量技术用于内燃机缸内流场的研究 ,并提出了一种从 PIV粒子图像中获得速度信息的新方法 ,使计算速度更快 ,测量结果的可靠性更高 .     

激光多普勒技术应用于圆管中流量测定的实验研究

本文介绍了用激光多普勒技术测定圆管中流量的试验研究结果。采用极坐标系统测量断面上沿任一半径的速度分布,所得的流量与时间—重量法所得结果相比相对误差在0.85％以下,可以满足工程实用中流量测定的要求.     

水平圆管中螺旋流的形成与衰减

螺旋流输移固粒具有分布较均匀等特点，利用多导叶式起旋器能方便而有效地形成螺旋流；螺旋流中的速度分布接近于正常管流与强制涡流的迭加；螺旋流中的旋流分量易衰减，需用专门设施来维持。     

对绕两柱体内流问题的流场和压力场的研究

研究了绕两柱体的内流问题 ,采用了流体力学边界元方法〔1〕.为了提高计算精度 ,在对边界积分离散化计算时 ,增大了单元的密度 ,并对角点问题用非协调单元法进行了处理 ,得到了速度场和内点的压力分布 .结果合理 ,方法有效     

电磁力控制圆柱体三维绕流场的脱体涡模拟

利用Maxwell方程组直接数值计算表面包覆电极与磁极圆柱体产生的电磁力分布,将其加入到动量方程中,采用脱体涡模拟(DES)方法,在雷诺数Re=3 900时,对电磁力作用下圆柱体在弱电解质中的绕流场结构及其升阻力特性进行了数值模拟与分析.结果表明,电磁力作用可提高圆柱体边界层内的流体动能,抑制流动分离的产生,减弱圆柱绕流场的三维特性,在电磁力作用参数达到某个临界值后,在圆柱体后方产生射流现象;同时,随着电磁力作用参数的增大,圆柱体压差阻力及其总阻力减小,但摩擦阻力增大,而且电磁力的作用还可以显著减小升力脉动幅值.     

圆柱绕流运动的GHM模拟

 基于颗粒流体动力学方法(GHM)对不同雷诺数(Re为80~1646)状态下的圆柱绕流问题进行模拟.结果显示,当Re=80时,在圆柱下游有一对较为对称的附着涡;随着雷诺数的增大,流动变得不稳定,圆柱后方的一对附着涡逐渐脱落消失,尾流逐渐变窄.通过圆柱绕流现象的算例研究,讨论了GHM的特点和需要进一步研究的问题.颗粒流体力学方法将流体视为一个离散的系统,将流场离散为弹性流体颗粒,采用赫兹碰撞理论研究颗粒之间的本构关系,处理颗粒所受到的碰撞力;采用帕斯卡原理和声速导数状态方程研究流场的密度差引起的压强差变化,处理颗粒受到的压差力.颗粒流体动力学方法不同于基于流体为连续体假设所建立的N-S方程,具有一定的原始创新意义.     

汽车运动空气流场的有限容积法

介绍了汽车运动空气流场数值计算的有限容积法的主要内容，涉及基本方程，有限容积法的应用，交错网格系统边界条件 处理等，并给出了应用算例，建立了汽车运动流场数值计算的理论基础。     

圆管内宾汉流体湍流流场的数值模拟

依据牛顿流体中建立的标准Ｋ－ε湍流模型这一基本思想，考虑宾汉流体本构关系的特点，建立了适用于求解宾流流动的控制方程。采用压力耦合半隐式算法，对管内宾汉流体紊流强度及流速分布进行了数值计算研究，取得了与实测值吻合较好的结果。     

应用大涡模拟对水平管道进行流场分析

为了准确描述湍流三维非稳态随机波动这一高度非线性的特性，简述湍流物理现象的特点，引出基于不同角度建模的湍流模型，在理论上对大涡模拟进行分析，并运用并行计算机、FLUENT6．2软件作为计算平台，针对水平管道中两股不同入射速率的流股相互作用下的流场进行大涡模拟数值分析，并与标准模型进行比较．     

具有部分自由液面水平管流的理论计算方法

本文对未充满液体具有部分自由液面的圆管内的流动提出一种理论计算方法.理论可以正确预报"脱体点"的位置、流量、自由液面曲线形状等重要物理量.文中还讨论了管直径D、长度L、流体密度ρ、粘度μ及液位高度等参数对流动的影响.文中以光学玻璃连续熔炼系统中起重要作用的联接管内的流动为例作了具体计算,并与实验结果作了比较,理论与实验结果吻合良好.本文给出的理论方法可推广于一般截面形状的具有部份自由液面的管流计算.     

圆形管道中气-液两相流总体空隙率的测定

作者就圆形管道中气-液两相流总体空隙率的测量进行了研究.对传感器结构提出了优化条件,使用参考电极测定液相电导率的变化,以克服对测量结果的影响.