基于PIV的凝胶模拟液撞击雾化速度场实验研究 被引量：11

1

作者 陈杰 封锋 +1 位作者 马虎 武晓松 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期565-569,共5页

为了更好研究凝胶推进剂的雾化,采用时间分辨粒子图像测速(TR-PIV),研究了不同撞击角度(45°,60°,75°,90°和120°)和射流压差(0.4MPa^0.8MPa)对凝胶推进剂雾化速度的影响。实验结果表明:雾化液滴速度对于撞击轴... 为了更好研究凝胶推进剂的雾化,采用时间分辨粒子图像测速(TR-PIV),研究了不同撞击角度(45°,60°,75°,90°和120°)和射流压差(0.4MPa^0.8MPa)对凝胶推进剂雾化速度的影响。实验结果表明:雾化液滴速度对于撞击轴线呈单峰对称分布,距离撞击点越远,雾化液滴速度越小且分布越均匀;增大撞击角和增大射流压差都可提高凝胶推进剂有效撞击速度,即增加撞击后液体动能转换液体破碎所需的能量,雾化质量提高;当有效撞击速度大于27.9m/s时,实验室配置的凝胶推进剂可充分雾化。 展开更多

关键词 凝胶推进剂 时间分辨粒子图像测速 喷注器 有效撞击速度 雾化

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基于TR-PIV技术的螺旋桨水动力实验教学平台设计 被引量：2

2

作者 孙聪 徐鹏 +2 位作者 韩阳 郭春雨 王超 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2021年第8期213-215,283,共4页

研究性实验教学逐渐被各大高校所采用,成为一种教学新趋势。哈尔滨工程大学船舶与海洋工程国家级实验教学示范中心在已有工作的基础上,通过引进本专业领域先进流体测试技术,与传统螺旋桨教学相结合,建立了一套螺旋桨水动力实验教学体系... 研究性实验教学逐渐被各大高校所采用,成为一种教学新趋势。哈尔滨工程大学船舶与海洋工程国家级实验教学示范中心在已有工作的基础上,通过引进本专业领域先进流体测试技术,与传统螺旋桨教学相结合,建立了一套螺旋桨水动力实验教学体系。在激发学生学习积极性的同时,培养学生创新能力、动手能力、协作能力、分析能力等,巩固学生所学知识,增加对流场结构的深入理解。同时,研、学相辅相成互为补充,既能激发学生积极性、创造性,又能促进科研成果产出。 展开更多

关键词 螺旋桨 水动力 时间分辨粒子图像测速 实验教学

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基于TR-PIV方法的格栅-空腔流动流场自激振荡空间特征研究 被引量：2

3

作者 张永昌 徐宇工 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第23期234-240,共7页

格栅-空腔流动能够引起流场自激振荡现象,导致诸多工程问题。采用风洞实验方法对流场振荡的空间分布特征问题进行了研究;建立了格栅-空腔实验装置,使用时间分辨粒子图像测速系统(TR-PIV)对空腔不同展向截面的速度场进行了测量,分析了流... 格栅-空腔流动能够引起流场自激振荡现象,导致诸多工程问题。采用风洞实验方法对流场振荡的空间分布特征问题进行了研究;建立了格栅-空腔实验装置,使用时间分辨粒子图像测速系统(TR-PIV)对空腔不同展向截面的速度场进行了测量,分析了流场特定位置速度振荡的时频特征。研究结论表明:在格栅-空腔流动中,流场自激振荡频率在空间中均匀分布,其斯特劳哈尔数约为0. 37。在格栅外侧,振荡幅值沿来流方向呈增加-减小-增加变化;在格栅内侧,振荡幅值沿来流方向先增加后减小;振荡幅值沿展向呈对称分布,在展向平分面达到最大值,在空腔壁面处达到最小值。 展开更多

关键词 格栅-空腔流动 自激振荡 时间分辨粒子图像测速 空间分布

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基于时间分辨粒子图像测速技术的水平轴风力机近尾迹特性的实验研究（英文）

4

作者 Jian-wen WANG Ren-yu YUAN +7 位作者 Xue-qing DONG San-xia ZHANG Yang SONG Zhi-ying GAO Kun LUO Kun-zan QIU Ming-jiang NI Ke-fa CEN 《Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering)》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第7期586-595,共10页

目的：探索风力机运行在不同尖速比下近尾迹流场的瞬态和时均特性,揭示风力机近尾迹场的涡量、流速、湍流和雷诺应力演化规律,为相关的数值模拟提供实验对比数据支撑。创新点：将时间分辨粒子图像测速技术应用于风力机近尾迹测量可以捕... 目的：探索风力机运行在不同尖速比下近尾迹流场的瞬态和时均特性,揭示风力机近尾迹场的涡量、流速、湍流和雷诺应力演化规律,为相关的数值模拟提供实验对比数据支撑。创新点：将时间分辨粒子图像测速技术应用于风力机近尾迹测量可以捕捉到较高时间分辨率和高精度的流动信息,进而揭示风力机近尾迹详细的流动机理。方法：实验在风洞里面进行,利用时间分辨粒子图像测速技术获得风力机瞬时流场（图1-3）,通过调节风力机配套电机的负荷输出可以得到不同的运行尖速比。对测量得到的瞬时速度的后处理可以得到瞬时涡量以及湍动能和雷诺应力的时均值。结论：1.风力机近尾迹区域沿径向可分为速度增益区、速度保持区和速度亏损区,不同尖速比下速度恢复到主流速度的径向位置基本相同;2.在后半个半径长度区域内,径向平均速度沿径向方向有增加的趋势,而在叶尖以上,径向平均速度沿径向减小;3.近尾迹湍动能在径向方向上0.3倍和0.9倍半径高度处会出现峰值,而在0.6倍半径附近位置会出现湍动能最低值;4.在风力机近尾迹,雷诺剪切应力小于雷诺正应力,在叶根附近,轴向雷诺正应力大于径向雷诺正应力以及雷诺剪切应力,而在叶尖处,径向雷诺正应力大于轴向雷诺正应力以及雷诺剪切应力。 展开更多

关键词 时间分辨粒子图像测速 风力机 尖速比 近尾迹 流动特性

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线性层结盐水中的羽流运动特性 被引量：9

5

作者 张巍 赵亮 +3 位作者 贺治国 林挺 谈利明 蒋后硕 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期602-608,共7页

采用线性层结盐水发生装置以及喷嘴向下以重盐水注入盐水层结的方法,模拟线性层结盐水中羽流的发展过程;应用时间分辨粒子图像测速技术(PIV),研究线性层结盐水中羽流内部流场结构。羽流的发展过程可以定性地归纳为3个阶段:入射阶段、中... 采用线性层结盐水发生装置以及喷嘴向下以重盐水注入盐水层结的方法,模拟线性层结盐水中羽流的发展过程;应用时间分辨粒子图像测速技术(PIV),研究线性层结盐水中羽流内部流场结构。羽流的发展过程可以定性地归纳为3个阶段:入射阶段、中性浮力层出现阶段和中性浮力层稳定阶段。实验结果显示:羽流流速从中心区域向边缘逐步递减;羽流在下沉到最大深度后回升到中性浮力层,并向四周扩散;在羽流内部及边界存在大量复杂的涡旋结构,说明在羽流发展的过程中,始终伴随着羽流与周围环境水体之间的掺混作用。重新拟合确定了羽流最大穿透距离公式中的量纲一常数C,取值为4.03。 展开更多

关键词 热液羽流 线性层结盐水 时间分辨粒子图像测速法 速度场 涡量场

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用Tomo-TRPIV测量湍流边界层及拟序结构的空间模态 被引量：2

6

作者 庄茜 姜楠 《实验力学》 CSCD 北大核心 2018年第3期359-365,共7页

层析时间分辨粒子图像测速（Tomographic Time-Resolved Particle Image Velocimetry,简称Tomo-TRPIV）技术是新近发展起来的一种先进的流体无接触测速技术,能够无干扰地测量流场的三个速度分量的三维空间分布。本文简要介绍了Tomo-TRPI... 层析时间分辨粒子图像测速（Tomographic Time-Resolved Particle Image Velocimetry,简称Tomo-TRPIV）技术是新近发展起来的一种先进的流体无接触测速技术,能够无干扰地测量流场的三个速度分量的三维空间分布。本文简要介绍了Tomo-TRPIV技术的基本原理、测量系统的主要组成和测量的主要步骤以及水槽中平板湍流边界层及其拟序结构的测量结果。实验证明,Tomo-TRPIV技术能够很好地测量平板湍流边界层对数律区的瞬时及平均流场,实验发现,在对数律区,平板湍流边界层中的拟序结构的涡量场主要以空间四极子的形式存在,四极子涡旋相互诱导,产生喷射和下扫等猝发事件,维持湍流边界层的发展演化。 展开更多

关键词 层析时间分辨粒子图像测速技术 湍流边界层 拟序结构 四极子 喷射 下扫 猝发

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沟槽面湍流边界层减阻的TRPIV测量 被引量：16

7

作者 李山 杨绍琼 姜楠 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第2期183-192,共10页

采用高时间分辨率粒子图像测速技术对沟槽壁面平板湍流边界层速度矢量场的时间序列及其统计量进行了实验测量,讨论了在同一来流速度下沟槽壁面对平均速度剖面﹑雷诺切应力及湍流强度的影响.用流向速度分量的多尺度空间局部平均结构函数... 采用高时间分辨率粒子图像测速技术对沟槽壁面平板湍流边界层速度矢量场的时间序列及其统计量进行了实验测量,讨论了在同一来流速度下沟槽壁面对平均速度剖面﹑雷诺切应力及湍流强度的影响.用流向速度分量的多尺度空间局部平均结构函数辨识壁湍流多尺度相干结构,用条件采样和相位平均技术提取壁湍流多尺度相干结构喷射和扫掠事件的脉动速度、展向涡量的二维空间拓扑形态.结果表明,与同材料光滑壁面对比,沟槽壁面实现了10.73%的摩阻减小量;沟槽壁面湍流边界层湍流强度及雷诺切应力皆比光滑平板湍流边界层对应统计量小,说明沟槽壁面有效降低了湍流边界层内流体的脉动.通过比较壁湍流相干结构猝发事件各脉动速度分量与展向涡量的空间分布特征,肯定了沟槽壁面的减阻效果,发现沟槽壁面通过抑制相干结构猝发事件实现减阻. 展开更多

关键词 湍流边界层 沟槽壁面 减阻 相干结构 多尺度空间局部平均结构函数 高时间分辨率粒子图像测速

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大尺度类波形壁面湍流边界层TR-PIV实验研究 被引量：1

8

作者 唐俊 闫一天 刘岩岩 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期267-274,共8页

针对传统波形壁面因尺度微小所引发的加工困难、维护费用昂贵等问题,设计了一种大尺度的类波形壁面.对虎鲸的皮肤嵴结构进行放大和形貌改良,得到的大尺度类波形壁面可以更好地适用于工程实际;研究了大尺度类波形壁面对湍流边界层的影响... 针对传统波形壁面因尺度微小所引发的加工困难、维护费用昂贵等问题,设计了一种大尺度的类波形壁面.对虎鲸的皮肤嵴结构进行放大和形貌改良,得到的大尺度类波形壁面可以更好地适用于工程实际;研究了大尺度类波形壁面对湍流边界层的影响,分析了其减阻效果及减阻机理.采取高时间分辨率粒子图像测速(TR-PIV)技术,对光滑壁面和振幅与波长之比分别为2a1/λ=0.033、2a2/λ=0.050、2a3/λ=0.066的3种大尺度类波形柔性壁面湍流边界层流场进行了实验测量,对流场中的时空相关函数进行计算.分析一个波长范围内流向、法向速度及压力分布,发现波形结构下坡段附近的逆压梯度使得流动减速,爬坡段附近的顺压梯度则加速了流动,减速效果最强位置位于波谷,加速效果最强位置位于波谷始末,流场中的速度在两个极值内变化.对不同工况下类波形壁面末尾凹槽下游紧邻平板区域各阶统计量进行了对比,结果表明3种类波形壁面的平均速度剖面于对数区表现出不同幅度的抬升,近壁区平均速度均有不同程度增大;近壁区流场雷诺切应力具有明显的降低,近壁区湍流脉动被抑制,雷诺应力的峰值相对壁面略有外移;3种类波形壁面均具有一定减阻效果,最大减阻率为23.0%. 展开更多

关键词 波形壁面 湍流 高时间分辨率粒子图像测速 雷诺应力 减阻 仿生

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高分子溶液壁湍流减阻机理的TRPIV实验研究 被引量：4

9

作者 蒋营营 管新蕾 姜楠 《实验力学》 CSCD 北大核心 2013年第4期422-430,共9页

利用高时间分辨率粒子图像测速技术(TRPIV)对回流式水槽中低浓度高分子溶液壁湍流的减阻机理进行实验研究。通过对比分析高分子溶液和纯水平板湍流边界层在相同来流速度下的平均速度剖面、湍流强度和雷诺应力,发现高分子溶液的壁面摩擦... 利用高时间分辨率粒子图像测速技术(TRPIV)对回流式水槽中低浓度高分子溶液壁湍流的减阻机理进行实验研究。通过对比分析高分子溶液和纯水平板湍流边界层在相同来流速度下的平均速度剖面、湍流强度和雷诺应力,发现高分子溶液的壁面摩擦阻力减小了21.77%,并且其缓冲层增厚,按对数律外移,雷诺应力减小;高分子聚合物主要在近壁区起到抑制湍流脉动的作用,而在主流区的作用不太明显。用流向局部平均多尺度速度结构函数和相干结构条件采样方法,检测并对比了高分子溶液和水的壁湍流相干结构"喷射"和"扫掠"事件中的脉动速度、展向涡量、雷诺应力等物理量的二维拓扑形态,发现高分子溶液近壁区相干结构在猝发时的脉动速度减小,涡量受到抑制,雷诺应力明显减小,说明高分子溶液湍流近壁区相干结构"喷射"和"扫掠"的强度变弱,猝发频率降低,动量和能量的输运减弱,揭示出高分子溶液减阻的重要机理。 展开更多

关键词 高分子溶液 减阻 高时间分辨率粒子图像测速 壁湍流 相干结构

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圆柱尾流雷诺应力与平均运动变形率的空间弛豫效应 被引量：1

10

作者 姜楠 王瑞新 田砚 《实验力学》 CSCD 北大核心 2011年第6期645-652,共8页

针对圆柱尾流中沿流向存在的Karman涡街周期性涡旋结构,对湍流雷诺应力与平均运动变形率之间的空间弛豫效应进行了实验研究。在回流式水槽中,放入不同直径的圆柱模型,获得不同雷诺数下的圆柱尾流,利用二维高时间分辨率粒子图像测速(TRP... 针对圆柱尾流中沿流向存在的Karman涡街周期性涡旋结构,对湍流雷诺应力与平均运动变形率之间的空间弛豫效应进行了实验研究。在回流式水槽中,放入不同直径的圆柱模型,获得不同雷诺数下的圆柱尾流,利用二维高时间分辨率粒子图像测速(TRPIV)技术测量圆柱尾流二维瞬时速度空间分布图像的时间序列。经过数字图像处理,获得二维雷诺应力的空间分布图像及平均运动变形率的空间分布图像。通过对比雷诺应力空间分布与平均运动变形率之间沿流向的空间相位差,验证了湍流复涡黏模型的合理性。 展开更多

关键词 圆柱尾流 时间分辨率粒子图像测速(TRPIV) 雷诺应力 复涡黏模型

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壁面湍流发卡涡包空间模态的TRPIV实验研究 被引量：1

11

作者 成璐 姜楠 《实验力学》 CSCD 北大核心 2015年第1期51-58,共8页

运用高时间分辨率粒子图像测速(Time-resolved PIV简称TRPIV),测量得到平板湍流边界层流向/法向平面内瞬时速度矢量空间分布的时间序列;采用空间局部平均速度结构函数的概念,识别和提取湍流边界层中大尺度发卡涡包结构的空间特征。发现... 运用高时间分辨率粒子图像测速(Time-resolved PIV简称TRPIV),测量得到平板湍流边界层流向/法向平面内瞬时速度矢量空间分布的时间序列;采用空间局部平均速度结构函数的概念,识别和提取湍流边界层中大尺度发卡涡包结构的空间特征。发现在湍流边界层中不同法向位置多个正负发卡涡包结构同时交替存在。这些分布在不同法向高度的发卡涡包结构之间通过倾斜的涡量剪切层相联系,构成了湍流边界层中内、外区紧密相连、相互作用的一种稳态的分布方式。 展开更多

关键词 湍流边界层 高时间分辨率粒子图像测速 空间局部平均速度结构函数 发卡涡包

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超疏水壁面湍流边界层减阻机理的TRPIV实验 被引量：7

12

作者 王二丹 田海平 +2 位作者 张静娴 姚朝辉 姜楠 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期2870-2877,共8页

利用高时间分辨率粒子图像测速(TRPIV)技术,开展超疏水壁面材料湍流边界层减阻机理的实验研究.在循环水槽中,对超疏水壁面和亲水壁面湍流边界层瞬时速度矢量场的时间序列进行了实验测量.得到了同一来流速度(0.17m/s)下超疏水壁面和亲水... 利用高时间分辨率粒子图像测速(TRPIV)技术,开展超疏水壁面材料湍流边界层减阻机理的实验研究.在循环水槽中,对超疏水壁面和亲水壁面湍流边界层瞬时速度矢量场的时间序列进行了实验测量.得到了同一来流速度(0.17m/s)下超疏水壁面和亲水壁面湍流边界层的平均速度、湍流度及雷诺切应力沿法向的分布规律.提出了空间多尺度局部平均涡量的概念,并以此为特征量检测壁湍流发卡涡展向涡头的中心位置.用条件采样及空间相位平均技术提取了不同法向位置发卡涡展向涡头周围流向脉动速度和流线的空间拓扑,对发卡涡展向涡头的俯仰角进行了对比,并从鞍点-焦点动力系统的角度分析了发卡涡展向涡头附近的流线拓扑特征.研究表明:雷诺数约为13 500时,相比亲水壁面,超疏水壁面实现了10.1%的减阻.超疏水壁面平均速度明显增大,雷诺切应力减小,流向湍流度减弱,发卡涡展向涡头俯仰角较小,近壁区相干结构的发展受到抑制. 展开更多

关键词 湍流减阻 超疏水壁面 湍流边界层 高时间分辨率粒子图像测速(TRPIV) 鞍点-焦点动力系统 空间多尺度局部平均涡量

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湍流边界层对数律区相干结构的Tomo-TRPIV实验研究

13

作者 王鑫蔚 杨绍琼 +1 位作者 姜楠 田海平 《气体物理》 2020年第5期24-34,共11页

应用层析高时间分辨率粒子图像测速技术(tomographic time-resolved particle image velocimetry,Tomo-TRPIV),测量了Reθ=2460的平板湍流边界层三维3分量瞬时速度场的时间序列.提出湍流空间多尺度局部平均速度结构函数的概念,应用流向... 应用层析高时间分辨率粒子图像测速技术(tomographic time-resolved particle image velocimetry,Tomo-TRPIV),测量了Reθ=2460的平板湍流边界层三维3分量瞬时速度场的时间序列.提出湍流空间多尺度局部平均速度结构函数的概念,应用流向脉动速度沿流向的空间多尺度局部平均速度结构函数的正负过零点法,从瞬时脉动速度场中检测相干结构的喷射和扫掠事件,对检测到的喷射和扫掠事件的瞬态局部速度场、速度梯度场、涡量场、速度变形率场进行空间相位对齐叠加平均,获得喷射和扫掠事件的局部速度场、速度梯度场、涡量场、速度变形率场的典型特征.研究发现,相干结构喷射和扫掠时,速度梯度、速度变形率、涡量均表现为空间反对称分布的4极子结构.特别是流向涡量是沿流向、法向、展向均为反对称分布的法向多层4极子结构,表明法向各层相干结构是紧密联系,互相关联的.这种法向多层的4极子反对称结构导致强烈的动量、质量和能量交换,维持了相干结构的演化和发展过程. 展开更多

关键词 湍流边界层 相干结构 层析高时间分辨率粒子图像测速技术 多尺度局部平均速度结构函数 喷射和扫掠事件

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