郭富德
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陈斌
,
王智伟
,
郭烈锦
,
张西民
工程热物理学报
本文使用PIV对在坚直通道内放置一个特殊设计的隔板所形成的湍流混合层流动进行测量,高低侧速比为4:1,基于两股流体速度差和管道水力半径的Re数范围4400～158400.发现混合层中大涡拟序结构的尺度随雷诺数的增加而增大,而后又随雷诺数的继续增大而减小,气泡的加入会延缓或阻碍大涡拟序结构的发展.对雷诺应力、湍流强度、涡量、旋涡强度在混合层流场内随雷诺数的变化和分布规律进行分析,发现混合层内雷诺应力、湍流强度、涡量及旋涡强度均集中分布在隔板下游一个较窄的锥形区域内,雷诺应力和湍流强度随雷诺数的增大先增人后减小,随离开隔板距离的增大而减小.涡量及旋涡强度随雷诺数的增大而增加,随离开隔板距离的增大而减小.
关键词:
混合层
,
PIV
,
湍流
郭富德
,
陈斌
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王智伟
,
郭烈锦
,
张西民
工程热物理学报
混和层流动是多种流动的原型流场,一直受到众多研究者的重视,对气液两相混合层流动进行研究有助于研究离散相气泡与流场中的大尺度拟序涡结构之间的相互作用机理.本文对竖直方形通道内主流雷诺数1819条件下的单相和气液两相平板混和层流动进行可视化研究,分析了单相混和层流动中不同形式的涡的合并过程,并与同样条件下的泡状流混和层的发展过程进行了对比,得到了气泡对涡合并的影响规律.
关键词:
混和层
,
泡状流
,
拟序结构
,
可视化
顾汉洋
,
郭烈锦
,
张西民
,
王智伟
工程热物理学报
本文利用双平行探针技术和摄像方法对水平直管内气液两相流中单气泡的形态特征进行了实验研究.实验结果表明气泡头部和气泡体的形态特征取决于气液混合Fr数,而气泡的尾部特征还与气泡长度有关;气泡的头部结构特征决定气泡的移动特性,而气泡的尾部结构特征决定气泡向液塞区的充气特性:小气泡通过单纯水跃面的气泡尾部向液塞区弥散,而具有阶梯状尾部结构的气泡并不向随后的液塞区弥散小气泡,所以气泡尾部的结构特征的变化决定了弹状流与段塞流的转变.
关键词:
气弹形状
,
弹状流
,
段塞流
,
混合Fr数
郭富德
,
陈斌
,
王智伟
,
郭烈锦
,
张西民
工程热物理学报
本文使用PIV术对低高速侧速比为0.25、0.33和0.5时竖直通道内的混合层流动进行实验研究,基于速度差和通道水力直径的雷诺数范围15840～132000.研究发现混合层内湍流参数的分布不仅和雷诺数有关,还和速比有关.混合层内同一横截面上平均雷诺应力的最大值随雷诺数的增大而增大,而在同一横截面上相同雷诺数时雷诺应力的最大值则随速比的增大而减小.在同一横截面上平均涡量随雷诺数的增大而增大,雷诺数相同时平均涡量的最大值随速比的增大而增大.无量纲平均涡量的最大值随混合层的发展按指数规律衰减,速比越大衰减速度越快.
关键词:
混合层
,
速比
,
雷诺应力
,
涡量
王智伟
,
陈斌
,
郭烈锦
工程热物理学报
本文发展了三维离散涡模型研究了单个椭圆涡环以及两个沿同一轴线运动涡环的相互作用.首先用两个相向运动圆涡环的碰撞过程与实验的对比验证了模型的有效性,随后研究了单个椭圆涡环的运动,得到了其长短轴交替互换周期的表达式.最后以此为基础分别研究了沿同一轴线两个椭圆涡环的相向碰撞和交替穿越过程,发现碰撞后生成的新涡环变大而形状与涡环的初始形状相似,而在两个椭圆涡环的相随运动中其长短轴交替互换则始终贯穿于交替穿越过程.
关键词:
离散涡法
,
椭圆涡环
,
数值模拟
王智伟
,
陈斌
,
郭烈锦
工程热物理学报
本文发展了三维离散涡模型用于模拟无粘不可压缩涡环的发展及其与气泡的相互作用,涡环被离散为平均分布在其中心线上的球形涡元,由Biot-Sarvart定律叠加每个涡元的诱导速度得到涡环的运动速度.涡环横截面上的涡量分布由二阶高斯分布来近似,而涡环随时间的演化则采用具有二阶精度的预测-校正算法.利用本文发展的三维离散涡模型,首先对圆涡环的发展进行了模拟,运动速度同理论解对比非常吻合,验证了模型的有效性.随后分别模拟了不同强度、不同核径比、不同长短轴比单个椭圆涡环的运动,成功再现了椭圆涡环的长短轴交替互换等现象,得到了不同工况下椭圆涡环随时间发展和演化的定性规律.最后本文将三维离散涡法与气泡运动方程相耦合,对涡环和气泡的相互作用进行了模拟,得到的气泡运动轨迹结果与实验结果非常一致,说明本文提出的三维涡模型可以推广到三维两相的情形.
关键词:
离散涡法
,
涡环
,
气泡运动
