旋流燃烧室内湍流燃烧速度场的实验研究

建立了采用分级进风方式的同轴射流旋流燃烧室实验装置，选用耐高温的氧化铝细粉作为示踪粒子，实现了用三维激光粒子动态分析仪(PDA)测量湍流旋流燃烧的热态瞬时速度场．在分级进风比率和旋流致不同的3组实验工况条件下，得到了气体时均轴向与切向速度、轴向与切向脉动速度均方根值和轴向—切向脉动速度二阶关联量的分布．     

颗粒存在对网栅后气相流动湍流特性的影响

应用 L DV测试技术对方管内网栅后的气固两相流动 ,在颗粒平均粒径 Dp =0 .2 1 mm,颗粒质量浓度为 0 .2 4%、0 .36 % ;Dp =0 .35 mm,颗粒质量浓度为 0 .1 2 %、0 .2 1 %、0 .335 % ;Dp =0 .6 mm,颗粒质量浓度为 0 .1 6 %、0 .2 45 %、0 .34 5 % ;Dp =0 .9mm,颗粒质量浓度为 0 .2 0 5 %、0 .30 %多种工况下进行了测量 ,得出各种工况下气流脉动速度、湍动能沿流动方向的衰减规律 ,通过与纯气流条件下的实验结果比较 ,分析了颗粒浓度及颗粒尺寸对网栅后气相流动湍流特性的影响。根据测量结果 ,提出了一个在有固相颗粒存在时 ,关于湍流模型方程中模型常数 C2的修定方法。     

水平液─固流中颗粒抑制湍流的行为和条件

用激光多普勒分相测量方法，考察了水平含颗粒水流的主流区，亚毫米颗粒对水流湍流有抑制行为，湍流削弱程度与颗粒浓度、流动发展长度、水流雷诺数等因素有关．按照不出现尾涡脱落和至少能响应一部分大尺度涡的运动这两个基本条件，分析了湍流抑制与有关参量的依赖性．结果表明，流动尺度和颗粒尺寸之比，对于颗粒消耗而不增生湍流起着最主要的作用．在一定的水流雷诺数下，只要这一比值很大，亚毫米颗粒就会表现出对湍流的抑制作用     

垂直湍流液-固流中大颗粒的相对速度

通过量纲分析和实验测量,对于垂直、局部均匀的湍流稀态液一固流中,大颗粒的相对速度,建立了无量纲参数表达式．用分析和实验相结合的方法,确定了表达式中无量纲参数的幂次及有关系数．实验中用激光多普勒分相测量技术,分别测出流体和颗粒的时均速度结果表明,大颗粒相对速度强烈依赖于流体雷诺数,当流体雷诺数较高时,其幂次渐近于1.5。     

水平液─固流中颗粒抑制湍流的行为和条件

用激光多普勒分相测量方法，考察了水平含颗粒水流的主流区，亚毫米颗粒对水流湍流有抑制行为，湍流削弱程度与颗粒浓度、流动发展长度、水流雷诺数等因素有关．按照不出现尾涡脱落和至少能响应一部分大尺度涡的运动这两个基本条件，分析了湍流抑制与有关参量的依赖性．结果表明，流动尺度和颗粒尺寸之比，对于颗粒消耗而不增生湍流起着最主要的作用．在一定的水流雷诺数下，只要这一比值很大，亚毫米颗粒就会表现出对湍流的抑制作用     

网栅后湍流流动沿流程衰减特性的实验研究

应用ＬＤＶ测试技术对垂直方管内三种不同栅距的网所形成的湍流流动做了详细测量,网栅栅距Ｍ分别为１４ｍｍ,１０ｍｍ,６ｍｍ实验给出了管内不同位置湍流流动的各种参数沿流动方向的衰减规律,并就三种网栅进行比较分析,以探讨这种网栅流动所具有共同规律和在不同栅距对湍流结构及脉动大小的不同特点,从而对这种网栅所形成的湍流流结构较为清晰的了解。     

强旋湍流气－固两相流动的颗粒随机轨道法模拟

应用颗粒随机轨道模型，并与一种新的代数Ｒｅｙｎｏｌｄｓ应力模型相结合，对新型煤粉涡旋燃烧炉内强旋湍流气。固两相流动进行了数值模拟。得到了与实验相符合的颗粒相密度分布和质量流分布。计算结果表明，在涡旋燃烧炉内的强旋湍流流场中，外壁附近颗粒浓度最高，颗粒停留时间加长，气－固两相间滑移速度增大。     

基于颗粒湍流和颗粒碰撞相互作用规律的湍流模型的研究

颗粒湍流和颗粒碰撞的相互作用规律是两相流动中的核心问题。用颗粒湍流模型和颗粒碰撞的动力论模型叠加的方法在研究两相湍流流动方面取得了一定的成效,但是还有待改进。本文基于颗粒湍流形成大尺度脉动和颗粒间碰撞引起小尺度脉动的概念,从双流体模型出发,建立了两相流动的双尺度kp-pε两相湍流模型。利用该模型对下行床和突扩室内的气固...     

液固两相槽道流中湍流调制的数值研究

结合雷诺应力模型 (Reynolds Stress Model, RSM) 和混合模型 (Mixture Model) 对槽道湍流向下流动中的颗粒调制湍流问题进行了研究．该模型考虑了颗粒流的动能理论和颗粒对湍流的反馈作用．着重分析了颗粒对湍流的调制作用,以及颗粒参数变量（如颗粒密度和质量载荷）对湍流调制的影响．结果表明：(1)在颗粒抑制湍流的范围内,当颗粒密度小于载流体密度时,湍流强度的改变量与颗粒密度成反比;当颗粒密度大于载流体密度时,湍流强度的改变量与颗粒密度成正比;(2)在一定范围内,颗粒抑制湍流的能力随颗粒质量载荷增加而变强．     

固体颗粒对沟槽湍流边界层影响的实验研究

本文采用粒子图像测速技术(particles image velocimetry, PIV)研究固体颗粒对放置在平板湍流边界层中的平壁和沟槽壁面减阻效果的影响. 实验对清水和加入粒径为155 μm聚苯乙烯颗粒的流法向二维速度场信息进行采集, 对不同工况下的平均速度剖面、雷诺应力和湍流度等统计量进行对比, 分析流体在边界层中的行为. 运用空间局部平均结构函数提取了不同工况湍流边界层喷射?扫掠行为的空间拓扑结构并进行比较. 结果发现, 在不同的壁面条件下, 粒子加入后的对数律区中无量纲速度均略大于清水组, 雷诺切应力有所降低, 湍流度有所减弱. 对于不同流场速度下的沟槽而言, 颗粒的加入均降低了壁面附近的阻力, 而颗粒单独作用于光滑壁面的减阻效果并不明显. 加入粒子后的相干结构数目有所增加, 法向脉动速度下降. 沟槽壁面附近的相干结构数目有所增加, 法向脉动速度在自由来流速度较大时有所上升, 在速度较小时有所下降. 这表明不同减阻状况下的沟槽均能将大涡破碎成更多的涡, 并且粒子的加入强化了这种破碎作用.      

充分发展圆管湍流的实验研究

采用粒子数字图像测速（digital particle image velocimetry,DPIV)和定量流动显示技术（quantitative flow visualization,QFA)对充分发展的圆管湍流进行了研究。测量结果和直接数值模拟（direct numerical simulation,DNS)结果进行了比较，结果表明作者开发的DPIV技术取得了满意的精度。在此基础上对圆管湍流的动力学机理进行了研究，分析了上抛和下扫在湍流生成中的贡献以及流动显示结构内的脉动速度分布，测量结果显示在圆管湍流的近壁区存在横向强脉冲现象和流动显示所能观察到的结构为上抛占主导地位的结构。     

层结流体中湍流锋面特征的实验研究

在线性分层的水体中；由拖动坚条形栅格产生湍流锋面，通过阴影可视化技术考察了锋面的流态和运动行为，将锋面迹线经过图像处理，获得了锋面运动特征的有关信息：运动速度随时间的增长关系；锋面坍塌的平均无因次特征时间为NTC＝2．9；它随湍流Froude数Fri的增大而减小；锋面的特征尺度Hf与栅格运动的参数有关；当湍流演化成内波时，对锋面与内波运动间的关系进行了初步探讨和分析．     

稳定分层流动中湍流特性的研究综述

本文总结了近60 年来分层流动中湍流特性研究的成果. 主要从两个方面进行了综述:(1) 分层流动中湍流场的演变和混合. 在这方面主要分析稳定分层对湍流混合和湍流结构的影响, 以及混合层内湍流结构的特性和混合层的演化规律. (2) 分层流动中湍流的扩散和输运. 动量和标量的逆梯度输运特性是分层湍流研究的一个重要方向;分析分层对湍流扩散的影响. 并指出了一些值得今后进一步研究的方向.     

NUMERICAL STUDIES OF TRANSITIONAL TURBULENT PULSATILE FLOW IN PIPES WITH RING–TYPE CONSTRICTIONS

Pulsatile flows in the vicinity of mechanical ring-type constrictions in pipes were studied for transitional turbulent flow with a Reynolds number (Re) of the order of 10⁴. The Womersley number (Nw) is in the range 30–50, with a corresponding Strouhal number (St) range of 0·0143–0·0398. The pulsatile flows considered are a pure sinusoidal flow, a physiological flow and an experimental pulsatile flow profile for mechanical aortic valve flow simulations. Transitional laminar and turbulent flow characteristics in an alternating manner within the pulsatile flow fields were studied numerically. It was observed that fluid accelerations tend to suppress the development of flow disturbances. All the instantaneous maximum values of turbulent kinetic energy, turbulent viscosity and turbulent shear stress are smaller during the acceleration phase than during the deceleration period. Various parametric equations have been formulated through numerical experimentation to better describe the relationships between the instantaneous flow rate (Q), the pressure loss (ΔP), the maximum velocity (V_max), the maximum vorticity (ζ_max), the maximum wall vorticity (ζ_w,max), the maximum shear stress (τ_max) and the maximum wall shear stress (τ_w,max) for turbulent pulsatile flow in the vicinity of constrictions in the vascular tube. An elliptic relationship has been found to exist between the instantaneous flow rate and the instantaneous pressure gradient. Other linear and quadratic relations between various flow parameters were also obtained.     

波浪环境中垂直射流紊动特性的实验研究

利用粒子图像测速技术PIV(particle imagevelocimetry)对有限水深规则波浪环境下垂直射流紊动特性进行了实验研究. 应用相位分析法从测量数据中分离出速度脉动项,用4种不同波高的波浪研究波高对射流紊动特性的影响,对紊动量的分布以及大小进行了分析. 结果表明波高对射流的紊动特性有显著影响,并且对流项对波高的变化较紊动扩散项更为敏感,紊动扩散项量值约是对流项的$1/8\sim1/3$, 在时均化的N-S方程中起的作用不可忽略.      

表面活性剂减阻溶液湍流流动研究进展

与聚合物添加剂相比,表面活性剂具有寿命长,不受机械力和高温影响发生降解的特点,目前被认为是最具有适用价值的减阻添加剂．针对表面活性剂湍流减阻机理,尽管已经开展了大量的实验研究、理论分析和数值模拟,但仍处于探索阶段,尚未定论．文中对目前国内外有关表面活性剂减阻溶液湍流流动的研究如平均速度、湍流强度、雷诺应力和相关系数等湍流统计量以及取得的成果进行了归纳和总结．目前普遍认为阻力减小是由流动垂直方向的湍流强度受抑和脉动速度分量解耦导致雷诺应力极大降低引起的．分析了目前研究存在的问题,对今后继续开展研究提出了自己的观点．      

带扰流小槽道内单相流动阻力特性实验

采用水作为工质, 实验研究入口或出口端加入圆柱扰流的不同高宽比多槽道散热器的压降特性; 结果表明: 单位长度压降随雷诺数成线性关系. 提出了雷诺数、水力学直径和槽道高宽比的拟合准则; 拟合公式在实验数据误差范围内很好反应类似系统的流阻特性. 对于线切割小槽道, 其摩阻系数和雷诺数成反比, 且较圆管理论值偏大; 对线切割槽道阻力特性分析发现, 表面粗糙度是其最主要的影响因素, 而扰流对其影响较小; 在槽道前部设置扰流柱可以增强换热.      

大速差射流预燃室内三维回流两相湍流的数值模拟

本文由多流体两相流模型、气相湍流κ-ε模型和颗粒湍流代数模型出发,成功地模拟了真实形状大速差射流预燃室中三维湍流回流两相流动,得到了这类复杂的气固两相流中不同纵横截面上气相速度场、颗粒速度场及浓度场和两相湍流度场的分布,并且获得了与实验定性一致的合理结果,揭示了预燃室中气固两相流动与混合的主要物理特征,探讨了大速差射流技术稳焰和强化燃烧的两相流动机理。