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气固两相圆柱绕流流动特性PIV测试与研究

蔡丹云  
【摘要】:在近一个世纪的圆柱绕流研究中,主要研究了其物理特征和转逆特性,对 气固两相圆柱绕流拟序结构的实验研究几乎是一片空白。在国家自然科学基金的 资助下,本文率先运用PIV技术和热线风速仪等手段对水平两相圆柱绕流拟序结 构进行了相关的研究。研究了不同大小颗粒在圆柱绕流拟序结构中的瞬态分布规 律,以及它与雷诺数大小的关系和本身所具有的物理特性。取得了一些具有理论 意义和实际应用价值的成果,在一定程度上填补了国内对两相圆柱绕流研究的空 白。 本文首先建立了两相圆柱绕流拟序结构的实验系统,完成了对两相单个圆柱 绕流拟序结构演化的显示和观测。通过在不同组合工况下(颗粒粒径分别为 25±10 μ m、60±10 μ m、100±10 μ m,相同质量浓度、雷诺数分别为Re=2125、 Re=2806)的实验,得到了不同工况下的典型图象,并通过软件和自编程序得到 了相关的数据,研究发现,颗粒粒径是决定其扩散特征的主要因素,颗粒越小, 扩散程度越大。但随着颗粒粒径的减小,颗粒扩散趋于相同。流动雷诺数是影响 扩散的另一重要因素。随着雷诺数的增大,颗粒在整个区域的分布趋于均匀 本文的另一个研究重点是对管束绕流进行了测试,分别对单排圆柱、顺列双 排圆柱和错列圆柱在不同工况下(颗粒粒径分别为25±10 μ m、100±10 μ m,相同 质量浓度、雷诺数分别为Re=2125、Re=2806)进行了测试,其中s/d=2为工程 中常用结构,得到了大量实时图像。通过对图像的数据处理揭示了多圆柱绕流的 一些变化规律。


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