收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于PIV技术的近壁双圆柱绕流尾迹特性研究

陈波  
【摘要】:圆柱以及圆柱群绕流一直是钝体绕流中的经典问题,许多研究者对其进行了深入的研究。当圆柱或圆柱群靠近壁面的时候,圆柱的尾迹结构,涡脱落频率都会受到显著的影响,其影响程度取决于圆柱与壁面间的距离以及壁面边界层的厚度。由于壁面的影响,圆柱的尾迹结构更为复杂,使得数值模拟以及理论研究受到很大的限制。本文应用PIV技术对靠近壁面的单圆柱、并列双圆柱以及串列双圆柱绕流的尾迹涡结构特征进行了较为系统、详细的实验研究,同时在PIV应用中对PIV图像处理算法的迭代稳定性和算法精度提出了改进的方法。 目前在PIV图片处理算法中主要采用基于互相关的查询算法。为了提高计算精度,当前广泛采用图片变形迭代方法,但是在迭代计算的过程中,会出现计算不稳定的现象,也就是在迭代到一定的次数后计算的结果开始发散。本文从两方面着手提出了一种提高算法精度的方法。首先根据互相关算法的误差变化规律,在变形迭代之前,用一种补偿修正相关值平面的方法来减小误差,得到精度较高的初始迭代值,然后进行变形迭代计算;同时,在迭代的过程中,应用移动最小二乘法对计算得到的矢量场进行平滑处理。该方法有效的提高了算法的精度,并且减少了迭代的次数,从而有效的减少了计算时问。对人工合成图片和在近壁圆柱绕流的PIV实验中获取的图片进行图像处理,验证了算法的有效性。 本文将PIV技术应用到厚边界层下的近壁单圆柱、并列双圆柱以及串列双圆柱绕流的涡结构特征实验研究中,得出了如下结论: 1.对于近壁单圆柱绕流,当圆柱下表面与壁面问的距离(G)与圆柱直径(D)之间的比值G/D≥0.3时开始出现涡脱落,并且尾迹出现一个涡对,该涡对随着G/D的增加逐渐趋于对称。 2.对于近壁并列双圆柱绕流,当两圆柱中心间的距离(T)与圆柱直径的比值T/D≤1.151时,在G/D大于临界值时,流场会出现base-bleed流动模式;当1.302≤T/D≤1.906时,在G/D大于临界值时,流场会出现偏移流模式。由于两个圆柱都完全浸没在边界层里,使得上圆柱表面的来流较强于下圆柱表面来流,因此两圆柱间的问隙流始终偏向于壁面,致使base-bleed流动模式以及偏移流模式中都没有出现无壁面影响时的双稳态现象。 3.对于近壁串列双圆柱绕流,在本文所测T/D范围内(T/D=1.151~1.906),下游圆柱尾迹出现周期性涡脱落的临界G/D值都为0.302,当T/D≤1.302时,出现延伸体流动模式,当T/D≥1.453时出现重新附着模式。 上述研究有助于了解近壁双圆柱尾迹流场的特性,为工程应用的方案设计提供了指导,同时也为数值研究提供了有用的参考数据。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 黄钰期,邓见,任安禄;黏性非定常圆柱绕流的升阻力研究[J];浙江大学学报(工学版);2003年05期
2 孙鹤泉,康海贵,李广伟;基于图像互相关的PIV技术及其频域实现[J];中国海洋平台;2002年06期
3 张军,赵峰,周连第,徐洁,洪方文;大攻角翼型绕流的流场测试及数值计算[J];中国造船;2000年02期
4 宫武旗,张义云,姜华,毛靖儒;PIV适用于两相流稀相微粒速度场测量的算法探讨[J];水动力学研究与进展A辑;2004年04期
5 阮晓东,范毓润,宋向群,山本富士夫;用流动可视化技术研究混合器内研究简报流场及混合效果[J];化工学报;2000年01期
6 李永,李小明,张波涛,吴玉林,袁辉靖;水泵吸水池内部流动PIV试验的深入分析[J];工程热物理学报;2002年02期
7 洪方文,赵峰,周连第;PIV与BEM相结合的流场研究法(英文)[J];船舶力学;2002年03期
8 王光华,刘宝杰,刘涛,高歌;利用PIV技术对平板湍流边界层的实验研究[J];自然科学进展;1999年S1期
9 靳斌,杨冠玲,何振江,郭永采,谢利利;一种利用示踪粒子群体运动特征的PTV方法[J];光学技术;2000年01期
10 康海贵,翟钢军;输油管线升力的数值模拟与实验研究[J];中国海洋平台;2000年04期
11 高晖,郭烈锦,赵丙强,顾正萌,宫武旗;弯管内气液固三相流中液膜区流场的PIV测量[J];工程热物理学报;2004年02期
12 费宝玲;郑庭辉;杨骏六;;数值分析串列双圆柱绕流[J];西南民族大学学报(自然科学版);2007年02期
13 贾晓荷;刘桦;;双圆柱绕流的大涡模拟[J];水动力学研究与进展A辑;2008年06期
14 阮晓东,宋向群,山本富士夫;基于BICC算法的PIV技术[J];实验力学;1998年04期
15 靳斌,何振江,杨冠玲,郭永彩,谢利利;一种单相机流场速度场三维测量方法[J];光学技术;2000年05期
16 楼建勇,林江;油烟净化两相流流体力学特性实验研究探讨[J];杭州师范学院学报(自然科学版);2001年01期
17 刘艳芳;郝芹;;新形式湍流标度律研究[J];河南水利与南水北调;2009年11期
18 王光华,刘宝杰,刘涛,高歌;利用PIV技术对非光滑表面湍流边界层的实验研究[J];航空学报;1999年05期
19 姚仁太,张茂栓,张杰;环境风洞中流动的PIV测量[J];流体力学实验与测量;1999年03期
20 廖俊,景思睿;高雷诺数下双圆柱绕流的数值模拟[J];水动力学研究与进展A辑;2001年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 齐鄂荣;李炜;李国亚;吴剑;张昕;;各种间隙比下水平圆柱绕流旋涡特性的实验研究[A];第七届全国水动力学学术会议暨第十九届全国水动力学研讨会文集(上册)[C];2005年
2 龙双丽;聂宏;詹家礼;;圆柱绕流气动噪声数值模拟[A];第19届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册)[C];2010年
3 毕继红;任洪鹏;丁代伟;于会超;;串列双圆柱静止绕流的二维数值仿真分析[A];第20届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册)[C];2011年
4 黄苗苗;缪泉明;吴维武;;不同雷诺数的圆柱绕流比较计算与分析[A];第二十三届全国水动力学研讨会暨第十届全国水动力学学术会议文集[C];2011年
5 黄苗苗;缪泉明;吴维武;;不同雷诺数的圆柱绕流比较计算与分析[A];纪念顾懋祥院士海洋工程学术研讨会论文集[C];2011年
6 黄水林;招启军;林永峰;黄建萍;刘平安;;纵列式双旋翼尾迹测量及气动布局影响研究[A];探索 创新 交流(第4集)——第四届中国航空学会青年科技论坛文集[C];2010年
7 姚熊亮;戴绍仕;;均匀流场中串列双圆柱尾流速度的数值模拟[A];第七届全国水动力学学术会议暨第十九届全国水动力学研讨会文集(上册)[C];2005年
8 吴颖昕;张国平;;空泡两相流场PIV测试技术研究[A];第二十三届全国水动力学研讨会暨第十届全国水动力学学术会议文集[C];2011年
9 张冠敏;刘建;田茂诚;;加装矩形翼纵向涡发生器翅片间层流流场PIV实验研究[A];第二十三届全国水动力学研讨会暨第十届全国水动力学学术会议文集[C];2011年
10 王洪平;高琪;王晋军;;单相机三维体视PIV技术[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈波;基于PIV技术的近壁双圆柱绕流尾迹特性研究[D];华中科技大学;2011年
2 张辉;以减阻增升减振为目标的尾流的电磁优化控制[D];南京理工大学;2011年
3 辛晓峰;可压缩绕流的热控制和整体稳定性[D];中国科学技术大学;2010年
4 文键;基于PIV技术的换热器内部场分布特性研究[D];西安交通大学;2006年
5 栗晶;水平槽道气固两相湍流变动的PIV实验研究和直接数值模拟[D];华中科技大学;2010年
6 杨瑞;水平轴风力机尾流结构及空气动力学性能的研究[D];兰州理工大学;2009年
7 周丰;动水环境中射流特性的实验和数值模拟研究[D];大连理工大学;2007年
8 刘兰;气固两相绕方柱流转捩的直接数值模拟研究[D];浙江大学;2007年
9 吴亚东;带尾缘吹气的叶轮机械内部流动和气动噪声问题的研究[D];上海交通大学;2009年
10 张珂;壁湍流标度律及SL标度律相关参数实验研究[D];华中科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 丁代伟;圆柱绕流及涡激振动的二维数值模拟[D];天津大学;2010年
2 孟元元;圆柱绕流的数值模拟研究[D];甘肃农业大学;2010年
3 余俊;类仙人掌圆柱绕流的PIV实验研究[D];上海交通大学;2010年
4 黄晖;圆柱尾迹在干扰下脉动空间发展的实验研究[D];东华大学;2012年
5 崔巧玲;固相参数对泵内流动影响的数值模拟与PIV测试[D];浙江理工大学;2012年
6 杨南奇;串列双圆柱绕流噪声数值模拟与实验研究[D];重庆大学;2009年
7 尚宣廷;基于尺度提取的双圆柱绕流空间演化特征的实验研究[D];复旦大学;2010年
8 桑文慧;平行壁面间二维圆柱绕流尾迹演化特性研究[D];中南大学;2011年
9 杜远征;三维圆柱绕流及涡激振动的数值模拟[D];天津大学;2012年
10 张宁;非线性动力学中特征尺度的分析及对双圆柱绕流的研究[D];东华大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前9条
1 本报记者 陈飞;厂商细说“三无关”[N];中国电子报;2002年
2 中国包协无菌包装委员会 马明驼;无菌包装的发展趋势与新技术应用[N];中国包装报;2003年
3 赵梅 刘永毅;沈阳办向档案管理现代化迈进[N];中国审计报;2002年
4 王融国;耗能大户眼中的“香饽饽”[N];中国质量报;2007年
5 金克刚 本报记者 刘凤娟;穆棱风电产业快马加鞭[N];黑龙江经济报;2008年
6 鲁惠民;捷克人与啤酒[N];中国文化报;2001年
7 太阳;杭州市场[N];中国计算机报;2001年
8 ;杭州市场[N];中国计算机报;2001年
9 孔凡真;无菌包装技术的发展趋势[N];中国包装报;2010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