收藏本站
收藏 | 论文排版

明渠水流相干结构的试验研究

王龙  
【摘要】: 明渠紊流是自然界和水利工程中一种重要的流动形态,明渠紊流中的相干结构对紊动的产生和维持以及能量的输运具有重要的作用,同时对水流中的泥沙悬浮、污染物扩散、边界层减阻等也具有重要意义,因而研究明渠紊流中的相干结构具有重要的理论意义和工程应用价值。 本文以水槽试验为基础,利用自主开发的PIV流场测量系统得到了高频率、大容量的流场样本,对明渠紊流的相干结构从定性和定量两个方面进行了研究。 自主开发了一套包括水槽和PIV的试验系统,实现了水流的自动控制与水位、流量的实时显示和自动测量以及大规模的图像采集和流场计算。由不同水深和比降条件下的恒定均匀流试验得到的时均流速、雷诺应力、紊动强度等紊动统计特征值与已有的成果相符合,证明试验系统稳定可靠。 利用高频率、大容量的流场样本分析得出要达到同样的测量精度,时均流速对采样频率和采样历时的要求最低,其次是紊动强度,而雷诺应力的要求最高。定量给出不同采样频率和采样历时条件下垂线上的平均测量误差,以及垂线上三个特征点在采样频率为15Hz和200Hz的条件下,测量误差控制在1%和5%以内需要的采样历时,为PIV系统的配置和流场测量的参数选取提供了依据。 对瞬时流场序列中横向涡结构的形态特征进行了描述,提出了涡结构的三种模式,发现了中垂面上横向涡结构及以二、四象限的脉动流速为主的伴随结构经常同时存在的共同特征,两者一起构成了具有明显结构特征的相干结构。通过分析流速的空间相关结构和雷诺应力、紊动动能在各象限的分布规律对涡的形态特征和结构特征进行了解释。 开发了可以提取流场中涡结构的位置坐标、旋转方向、x和y方向的特征尺度以及涡的扁平度的算法(包括流场结构化、重构小波母函数、对参数λ2积分求阈值判据确定涡圈等),相对于已有文献中直接将小波尺度与涡的尺寸联系并用圆形来概化流场中涡结构的方法,本文提出的方法能对涡结构进行更加完整的描述。对连续脉动流场中的涡结构进行了提取,研究了涡的发生频率和涡的平均特征尺寸沿垂线的分布,并分析了比降对这些特征量的影响,同时分析了涡结构的统计特性与水流的紊动统计特性之间的关系。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 蔡树棠,刘宇陆;湍流相干结构机理研究(Ⅰ)──光滑壁边界层相干结构的物理模型[J];应用数学和力学;1995年04期
2 陆昌根;近壁湍流相干结构传播速度的研究[J];南京航空航天大学学报;1999年03期
3 陆昌根;湍流边界层近壁区域相干结构的数值研究[J];弹道学报;2000年01期
4 李克文,魏中磊,苏先基,李炜谱,周培源;平面斜向剪切流中相干结构的形成、特征及其发展规律的实验研究[J];北京大学学报(自然科学版);1994年05期
5 姜楠,舒玮;壁湍流相干结构的辨识[J];实验力学;1996年04期
6 刘明侯,陈义良,周 裕,张红军;圆柱绕流尾迹中相干结构对湍流特性的影响[J];力学学报;2002年04期
7 汪健生,王晨健,李汛;湍流相干结构的速度与温度特性[J];实验力学;2002年02期
8 陆利蓬,李兆瑞;压力梯度作用下相干结构的演化[J];中国工程科学;2002年11期
9 方一红,罗纪生,周恒;槽道湍流近壁区相干结构的数值模拟[J];力学学报;1995年05期
10 姜楠;壁湍流相干结构的教学实验(三)─—检测壁湍流相干结构的条件采样方法[J];力学与实践;1999年03期
11 刘海峰,吴韬,王辅臣,龚欣,于遵宏;应用小波分析研究湍流相干结构(Ⅰ) 小波分析辨识相干结构的能量最大准则[J];化工学报;2000年06期
12 李昕 ,胡非 ,浦一芬 ,M.H.Al-Jiboori ,胡朝霞 ,洪钟祥;大气边界层湍流相干结构的识别(英文)[J];Advances in Atmospheric Sciences;2002年04期
13 姜楠;壁湍流相干结构的教学实验(一)──湍流近壁区相干结构的流动显示[J];力学与实践;1999年01期
14 姜楠;壁湍流相干结构的教学实验(四)──用自相关法检测壁湍流相干结构的平均猝发周期[J];力学与实践;1999年04期
15 姜楠,王立坤,李士心,舒玮;用自相关法确定壁湍流相干结构条件采样的门限值[J];实验力学;1999年02期
16 陆利蓬,罗纪生;湍流边界层外区相干结构的三维波模型[J];力学学报;2000年06期
17 姜楠 ,夏振炎;壁湍流相干结构的教学实验(七)──用象限法检测壁湍流相干结构[J];力学与实践;2000年02期
18 罗纪生,周恒;湍流边界层底层相干结构的一个理论模型[J];应用数学和力学;1993年11期
19 刘宇陆,蔡树棠;湍流相干结构的机理研究(Ⅱ)─粗糙壁边界层相干结构的物理模型[J];应用数学和力学;1996年03期
20 方一红,罗纪生;相于结构非对称模型的数值计算方法[J];水动力学研究与进展A辑;1998年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 吴苏州;张炯明;;电磁制动对结晶器流场以及温度场影响的研究[A];中国金属学会特钢分会,特钢冶炼学术委员会2009年会论文集[C];2009年
2 邵明天;李士波;;连铸坯纵裂纹产生的机理及预防措施[A];板坯连铸技术交流会论文汇编[C];2006年
3 于逢源;余炜;周持兴;张洪斌;;剪切流场对等规聚丙烯聚合物结晶动力学的影响[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(上册)[C];2007年
4 郭仁宁;王若旭;陈扬;;磨料水射流喷嘴的流场数值模拟[A];中国化工学会2009年年会暨第三届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛会议论文集(上)[C];2009年
5 陈济轮;;喷嘴环异型孔电解加工的阴极及流场设计[A];第八届全国电加工学术年会论文集[C];1997年
6 王兴勇;郭军;刘树坤;谢省宗;;Lattice Boltzmann方法的分块-耦合算法[A];计算流体力学研究进展——第十二届全国计算流体力学会议论文集[C];2004年
7 王蕾;朱荻;;航空发动机叶片的电解加工阴极设计[A];2005年中国机械工程学会年会第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年
8 王蕾;朱荻;;航空发动机叶片的电解加工阴极设计[A];2005年中国机械工程学会年会论文集第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年
9 严根华;陈发展;胡去劣;;进水口漩涡及消涡栅试验研究[A];第三届全国水力学与水利信息学大会论文集[C];2007年
10 李勋;刁永发;李浩;;反射锥几何结构对方形扩散式旋风分离器性能的影响[A];全国暖通空调制冷2008年学术年会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王龙;明渠水流相干结构的试验研究[D];清华大学;2009年
2 葛铭纬;基于近壁相干结构的湍流减阻主动控制研究[D];清华大学;2011年
3 张立;近壁剪切流动中湍斑及相干结构研究[D];南京航空航天大学;2003年
4 柴博森;液力偶合器内部流动可视化与流速识别方法研究[D];吉林大学;2012年
5 陈立为;具有激波和湍流旋涡分离的可压缩绕流数值研究[D];中国科学技术大学;2010年
6 张解放;非线性波动模型的相干结构及其相互作用[D];上海大学;2004年
7 徐华勋;复杂流场特征提取与可视化方法研究[D];国防科学技术大学;2011年
8 贾永霞;非平衡湍流雷诺应力弛豫复涡黏张量模型的实验研究[D];天津大学;2012年
9 张道祥;稳定分层湍流的实验与理论研究[D];上海大学;2009年
10 常跃峰;湍流边界层沟槽壁面减阻机理的实验研究[D];天津大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 姚菡;南海大气边界层湍流结构及输送特征[D];中国海洋大学;2011年
2 张海红;旋风分离器流场与分离性能的数值模拟研究[D];郑州大学;2004年
3 刘耀林;基于ANSYS的中间包流场和温度场的模拟研究[D];武汉科技大学;2005年
4 罗辉;涡旋压缩机压缩腔内部流场的模拟分析[D];兰州理工大学;2009年
5 琚娟;高速列车突入隧道洞口时流场的可视化研究[D];西南交通大学;2003年
6 林建国;渤黄东海三维海流场、温度场数值模拟[D];中国海洋大学;2004年
7 耿卫明;轴流泵叶轮出口流场的3D-PIV测量[D];扬州大学;2005年
8 段学友;可移动式风蚀风洞流场空气动力学特性的测试与评价[D];内蒙古农业大学;2005年
9 张秀芳;金刚石砂轮电解修整磨削液的研究[D];天津大学;2005年
10 姚福锋;蒸汽轮机抽汽口及其附近透平级流场的数值研究[D];华北电力大学(北京);2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 龚坚;一流场馆 造福一方[N];市场报;2003年
2 特约记者 许家帅;三围流场首次应用立体成像进行仿真[N];中国交通报;2010年
3 策束;PIV粒子成像测速仪[N];中国水利报;2003年
4 王建一;上班族如何应对恐高症[N];北京人才市场报;2008年
5 竞容;国际社会冷淡“美国品牌”[N];中国贸易报;2005年
6 翟扬;燃料电池,掀起你的盖头来[N];中国有色金属报;2002年
7 王建高;地波雷达首次服务奥帆赛[N];科技日报;2008年
8 熊兴文 廖雪扬;小小扫帚为民情[N];广安日报;2006年
9 ;民族高端计算成果献力能源“自强”[N];人民邮电;2006年
10 孟祥龙 摘译;如何应对高炉出铁口弹性流喷溅[N];中国冶金报;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978