采用大涡PIV方法研究搅拌槽内湍流动能耗散率 被引量：14

1

作者 刘心洪 闵健 +2 位作者 潘春妹 高正明 陈文民 《过程工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期425-431,共7页

在槽径为0.476m的六直叶涡轮桨搅拌槽内,采用粒子图像测速仪(PIV)对桨叶区的流场进行了实验研究,得到了桨叶区的平均流速和湍流动能(k)分布,采用大涡PIV方法对湍流动能耗散率(ε)分布进行了估算,计算了ε与k的相关系数.结果表明大涡PIV... 在槽径为0.476m的六直叶涡轮桨搅拌槽内,采用粒子图像测速仪(PIV)对桨叶区的流场进行了实验研究,得到了桨叶区的平均流速和湍流动能(k)分布,采用大涡PIV方法对湍流动能耗散率(ε)分布进行了估算,计算了ε与k的相关系数.结果表明大涡PIV方法能有效地估算ε分布;桨叶区的射流向上倾斜,两尾涡分布于射流两侧,射流的倾角和两尾涡中心间距随射流向壁面运动而变化,射流倾角先增大再减小,相位角θ=40o时达到最大值13.2o,两尾涡中心间距先减小再增大,θ=20o时达到最小值0.0387(用槽径T无因次化);湍流动能和湍流动能耗散率峰值均位于尾涡靠近射流的区域;湍流动能和湍流动能耗散率的平均相关系数为0.363,射流核心区相关系数小于周边区域. 展开更多

关键词 粒子图像测速仪 大涡模拟 湍流动能 湍流动能耗散率 尾涡 相关系数

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复杂地形下海陆风对大气湍流的影响 被引量：12

2

作者 许满满 邵士勇 +2 位作者 刘庆 程雪玲 宋小全 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期8-15,共8页

针对近海复杂地形下海陆风对大气湍流特性的影响,在深圳市杨梅坑环境生态中心开展了大气湍流观测实验,利用温度脉动仪、超声风速仪和测风雷达获得了大气折射率结构常数、大气声虚温、风速风向廓线等时间序列数据。通过分析海陆风对大气... 针对近海复杂地形下海陆风对大气湍流特性的影响,在深圳市杨梅坑环境生态中心开展了大气湍流观测实验,利用温度脉动仪、超声风速仪和测风雷达获得了大气折射率结构常数、大气声虚温、风速风向廓线等时间序列数据。通过分析海陆风对大气湍流的功率谱、各向同性和湍流动能耗散率的影响发现,较陆风条件,湍流在海风条件下发展得更为充分。海风条件下各向同性系数接近甚至等于1的频率范围为0.05~50Hz,速度功率谱幂率均接近-5/3;陆风条件下,只有0.8~10Hz频率范围内的大气湍流在极短时段表现出局部各向同性,速度功率谱幂率均严重偏离-5/3且整体偏大,平均值在-1.3左右。海陆风条件下湍流动能耗散率与湍流强度呈线性关系,温度脉动仪和超声风速仪测得的数据拟合斜率分别为1.1、0.76和0.73、0.28。研究结论为深化海洋环境下的激光传输研究提供了一定的参考。 展开更多

关键词 大气光学 海陆风 小波变换 功率谱 各向同性 湍流动能耗散率

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用2D-PIV方法研究固-液方形搅拌槽内液相湍流 被引量：8

3

作者 江涵 刘心洪 黄雄斌 《过程工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期1-9,共9页

采用粒子图像测速和分析技术,研究了固-液方槽体系中液相湍流特性.测得固体颗粒浓度从0增加到0.9%(φ)时,液相在桨叶区和近壁区的湍流流场分布.结果表明,随固体颗粒浓度增加到0.9%(φ),液相轴向平均速度<ν>持续减小,在桨叶区其... 采用粒子图像测速和分析技术,研究了固-液方槽体系中液相湍流特性.测得固体颗粒浓度从0增加到0.9%(φ)时,液相在桨叶区和近壁区的湍流流场分布.结果表明,随固体颗粒浓度增加到0.9%(φ),液相轴向平均速度<ν>持续减小,在桨叶区其衰减幅度Δv*与固体颗粒浓度Cv的关系为Δv*∝Cv0.776,近壁区为Δv*∝Cv1.474.桨叶区湍流动能分布较复杂,与单相相比,固体颗粒浓度从0增加到0.5%(φ)时,湍流动能增强;固体颗粒浓度从0.5%增加到0.9%(φ)时,湍流动能减小.在整个测量区域,随固体颗粒浓度增加,平均湍流动能呈减小趋势,拟合平均湍流动能k与固体颗粒浓度的关系为k/vt2ip∝Cv-0.073,平均湍流动能耗散率呈增长趋势,拟合平均湍流动能耗散速率ε与固体颗粒浓度的关系为ε/(D2N3)∝Cv1.113. 展开更多

关键词 PIV方法 固-液搅拌槽 湍流动能 湍流动能耗散率

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基于多普勒激光雷达的边界层内湍流参数估算 被引量：7

4

作者 靳翔 宋小全 +2 位作者 刘佳鑫 云龙 邵士勇 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期164-173,共10页

2019年10月,使用相干多普勒测风激光雷达在深圳杨梅坑地区进行风廓线等观测。结合标准大气模型、温度日变化模型和地面气象站数据,估算了晴朗天气下边界层内大气折射率结构常数C_(n)^(2)和湍流动能耗散率ε。根据时间-高度垂直剖面,分... 2019年10月,使用相干多普勒测风激光雷达在深圳杨梅坑地区进行风廓线等观测。结合标准大气模型、温度日变化模型和地面气象站数据,估算了晴朗天气下边界层内大气折射率结构常数C_(n)^(2)和湍流动能耗散率ε。根据时间-高度垂直剖面,分析了时空变化特征,研究了各参数变化对C_(n)^(2)的具体影响。折射率结构常数C_(n)^(2)与垂直速度方差σ_(a)^(2)有较强的相关性,相关系数-般在0.7以上。在白天湍流充分混合发展的情况下,湍流动能耗散率ε与C_(n)^(2)相关系数一般达到0.5以上,C_(n)^(2)、σ_(a)^(2)及ε的相关性体现了湍流在水平和垂直两个方向变化的一致性。这表明在缺乏温度压强数据情况下,基于温度压强模型估算C_(n)^(2)是可行的。基于误差分析,温度梯度对C_(n)^(2)的贡献率达28.84%.温度对C_(n)^(2)的贡献率达30.12%,这要求在计算过程中尽量获取准确的温度廓线。结果对研究深圳地区地气系统能量、物质交换和天气变化等具有借鉴意义。 展开更多

关键词 大气光学 大气湍流 激光雷达 折射率结构常数 湍流动能耗散率

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波浪破碎湍流混合研究综述 被引量：6

5

作者 张书文 曹瑞雪 朱风芹 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期786-791,共6页

波浪破碎及其湍流混合研究一直是物理海洋学具有挑战性的问题.文章系统综述了自20世纪90年代以来,波浪破碎混合观测及其模式化研究方面取得的主要进展:1)波浪破碎湍流混合不能用经典的海气边界层Wall-layer相似性理论进行描述.波浪破碎... 波浪破碎及其湍流混合研究一直是物理海洋学具有挑战性的问题.文章系统综述了自20世纪90年代以来,波浪破碎混合观测及其模式化研究方面取得的主要进展:1)波浪破碎湍流混合不能用经典的海气边界层Wall-layer相似性理论进行描述.波浪破碎能够在近海面几米的深度范围内形成湍流混合的增强层,所产生的湍流动能耗散率εdis是Wall-layer相似性理论预测结果的10—1000倍.2)波浪破碎湍流动能耗散率在波峰区域εdis∝z-2.3,而在波谷以下区域εdis∝exp(-αz)或εdis∝z-2.3)湍流混合长度是刻画波浪破碎混合非常重要的物理量,但迄今为止对波浪破碎湍流混合长度l的量化研究存在较大差异,l从0.1Hs到Hs(Hs为有效波高).如何确定波浪破碎湍流混合长度的定量表示是今后需要亟待解决的重要问题. 展开更多

关键词 波浪破碎 湍流动能耗散率 湍流混合长度

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城市粗糙子层湍流能谱特征分析 被引量：5

6

作者 王国羽 孙鉴泞 《南京大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期820-828,共9页

对南京市委党校两个不同高度层湍流速度谱特性分析表明:(1)近中性情况下,两层湍流动能密度均大于平坦草地上结果,并且低层湍流动能密度大于高层,高层的湍流比低层的湍流更接近局地各向同性,说明城市粗糙子层的湍流生成率要高于草地上的... 对南京市委党校两个不同高度层湍流速度谱特性分析表明:(1)近中性情况下,两层湍流动能密度均大于平坦草地上结果,并且低层湍流动能密度大于高层,高层的湍流比低层的湍流更接近局地各向同性,说明城市粗糙子层的湍流生成率要高于草地上的结果,并且越靠近冠层顶部,湍流的生成率越高,湍流越偏离局地各向同性.两层都有约20%的能谱出现了谱隙,湍流次尺度的平均量级与粗糙元的平均尺度比较接近,城市粗糙子层中粗糙元效应比较明显.(2)两层湍流动能耗散率随稳定度变化,中性情况下,粗糙子层中两层湍流动能耗散率均大于平坦草原上的结果,并且低层的值要高于高层;不稳定情况下,粗糙子层中湍流动能耗散率随不稳定度增加的增长率要高于草地上结果,稳定情况下,两者相差不大. 展开更多

关键词 城市粗糙子层 湍流速度谱 谱隙 湍流动能耗散率

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基于粒子图像测速(PIV)技术的圆盘桨搅拌槽湍流动能耗散率研究

7

作者 胡帅 王瀚彬 +2 位作者 毕丰雷 李隽森 贺来宾 《北京化工大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期39-45,共7页

在边长L为220 mm的方形搅拌槽内,采用高解析率的二维粒子图像测速(PIV)技术在搅拌雷诺数Re=1300下对圆盘桨形成的流场进行研究,得到Kolmogorov尺度下的高解析流场。基于流场数据和各向同性假设得到湍流动能分布,并比较了直接定义法和大... 在边长L为220 mm的方形搅拌槽内,采用高解析率的二维粒子图像测速(PIV)技术在搅拌雷诺数Re=1300下对圆盘桨形成的流场进行研究,得到Kolmogorov尺度下的高解析流场。基于流场数据和各向同性假设得到湍流动能分布,并比较了直接定义法和大涡PIV法计算的湍流动能耗散率。结果表明:当离底高度C=0.15L时,圆盘桨的流型呈现出独特的单循环流型,流体主要旋涡为单旋涡结构;搅拌槽内湍流动能的最大值出现在桨叶排出流的末端;在Kolmogorov空间解析尺度下直接定义法计算得到的湍流动能耗散率大于大涡PIV法,并且湍流动能耗散率的峰值位于桨叶端和排出流区域。直接数值模拟的验证结果表明,这两种计算方法中使用的各向同性假设是合理的。 展开更多

关键词 搅拌槽 粒子图像测速(PIV) Kolmogorov尺度 湍流动能耗散率 直接数值模拟

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近地面风速湍流内尺度的直接测量 被引量：2

8

作者 张世泰 吴晓庆 +4 位作者 吴骕 韩亚娟 郭一鸣 苏昶东 杨期科 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期66-73,共8页

利用单通道恒温热线仪获取采样频率为4000 Hz的风速脉动数据,得到包括含能区、惯性子区以及耗散区的完整风速脉动功率谱。基于功率谱分析法得到近地面大气风速湍流内尺度和湍流动能耗散率随时间的变化规律,分析湍流内尺度和湍流动能耗... 利用单通道恒温热线仪获取采样频率为4000 Hz的风速脉动数据,得到包括含能区、惯性子区以及耗散区的完整风速脉动功率谱。基于功率谱分析法得到近地面大气风速湍流内尺度和湍流动能耗散率随时间的变化规律,分析湍流内尺度和湍流动能耗散率与大气稳定度的相关性,并与三维超声风速计的测量结果进行比较。结果表明:近地面湍流动能耗散率在10^(-4)~10-1 m^(2)/s^(3)之间,内尺度在10^(-3)~10^(-2) m之间;当大气处于稳定条件时,湍流平均动能耗散率为0.0146 m^(2)/s^(3),平均内尺度为0.0089 m;当大气处于不稳定条件时,湍流平均动能耗散率为0.0592 m^(2)/s^(3),平均内尺度为0.0077 m。由于功率谱分析法是直接测量湍流内尺度,因此计算的内尺度最为准确。 展开更多

关键词 大气光学 湍流 内尺度 湍流动能耗散率 大气稳定度 功率谱 热线风速仪 超声风速仪

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搅拌槽内湍流动能耗散率的估算进展 被引量：2

9

作者 刘心洪 刘燕军 +3 位作者 刘英莉 冯文强 赵丹丹 郑国芝 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第S2期27-30,共4页

在搅拌槽内,化学反应效率取决于微观混合程度,而微观混合程度又取决于湍流动能耗散率的大小。本文介绍了5种估算湍流动能耗散率的方法———直接测量法、量纲分析法、湍流动能平衡法、大涡PIV法和湍流能谱法,并且从流体力学理论和测量... 在搅拌槽内,化学反应效率取决于微观混合程度,而微观混合程度又取决于湍流动能耗散率的大小。本文介绍了5种估算湍流动能耗散率的方法———直接测量法、量纲分析法、湍流动能平衡法、大涡PIV法和湍流能谱法,并且从流体力学理论和测量技术两方面分析了这些方法的优劣。 展开更多

关键词 湍流动能耗散率 搅拌槽 粒子图像测速(particleimage velocimetry) 大涡模拟

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采用大涡PIV研究Taylor-Couette流及其对混凝过程的影响 被引量：1

10

作者 毛玉红 叶强 +1 位作者 邓杰文 孔维波 《环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期2374-2381,共8页

采用大涡PIV方法对Taylor-Couette流场的湍动能及湍动能耗散率进行了估算,并利用数值模拟对其进行验证,结合絮凝实验,综合对比速度矢量、湍动能分布、湍动能耗散率分布及对应流场中混凝过程的絮体图像,探究了湍动能与湍动能耗散率对絮... 采用大涡PIV方法对Taylor-Couette流场的湍动能及湍动能耗散率进行了估算,并利用数值模拟对其进行验证,结合絮凝实验,综合对比速度矢量、湍动能分布、湍动能耗散率分布及对应流场中混凝过程的絮体图像,探究了湍动能与湍动能耗散率对絮凝效能的影响.结果表明,大涡PIV法与数值模拟在雷诺数较高的情况下有较好的一致性,且雷诺数越大一致性越好.在Taylor-Couette涡流场中,随着雷诺数的增大,湍动能与湍动能耗散率数值不断增大,且在流场中的分布由规律有序到紊乱最终趋于各向均匀一致.而混凝过程中湍动能与湍动能耗散率的数值大小及其在流场中的空间分布情况,均对产生絮体的大小和浊度去除率有较大影响. 展开更多

关键词 Taylor-Couette涡流场 大涡PIV 湍流动能 湍流动能耗散率 混凝效果

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基于高垂直分辨率探空数据对五种典型下垫面湍流分布特征分析

11

作者 龚玺 陈起英 +1 位作者 倪长健 龙海川 《气象》 CSCD 北大核心 2023年第8期901-914,共14页

由于湍流的时空尺度小、变化率大,缺乏大规模的现场观测,导致对全国范围内的大气湍流特征研究甚少。自2011年起,我国开始存储秒级高垂直分辨率探空数据,为深入研究中国各地的湍流特征提供了可能。在用探空资料诊断分析湍流特征时,首先... 由于湍流的时空尺度小、变化率大,缺乏大规模的现场观测,导致对全国范围内的大气湍流特征研究甚少。自2011年起,我国开始存储秒级高垂直分辨率探空数据,为深入研究中国各地的湍流特征提供了可能。在用探空资料诊断分析湍流特征时,首先分析了中国地区仪器噪音对分析结果的影响,证实噪音会使对流层平均的湍流耗散率偏小,证明了去除噪音的必要性。在此基础上,采用Thorpe分析法详细分析了湍流的强度(湍流耗散率)与下垫面类型的关系。结果显示,在对流层,全年平均草地的湍流最强,然后依次是旱地作物、水田作物、灌木、荒地。在平流层下层依然受到下垫面的影响,全年平均草地的湍流依旧最强,旱地作物次之。湍流在不同下垫面均表现出明显的季节性,且夏季对流层上层的强度和频率最高。研究结果将有助于理解不同下垫面对流层的湍流特征,为航空器飞行安全保障、大气污染扩散模式、天气预报模式的湍流参数化方案改进提供参考。 展开更多

关键词 秒级探空资料 Thorpe分析法 湍流动能耗散率

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太湖湍流动能耗散率的廓线分布及其可能机制

12

作者 赵巧华 刘鹏 +3 位作者 陈纾杨 周妍 王健健 汪靖 《湖泊科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期1157-1168,共12页

湍流不仅是导致物质、动量等在水气交界面的交换、水柱内部输送的关键过程,也是促进浅水湖泊中底泥再悬浮及水生生态系统演变的驱动力;其中湍流动能耗散率(ε)不仅是描述湍流动能变化的关键物理量,也是刻画水体中湍流产生机制的关键过程... 湍流不仅是导致物质、动量等在水气交界面的交换、水柱内部输送的关键过程,也是促进浅水湖泊中底泥再悬浮及水生生态系统演变的驱动力;其中湍流动能耗散率(ε)不仅是描述湍流动能变化的关键物理量,也是刻画水体中湍流产生机制的关键过程.基于2017年10月29日—11月2日位于太湖梅梁湾采集的高频三维流速廓线和水温廓线观测资料,结合东山气象站同期的风场和辐射等气象资料,探讨太湖中ε的分布特征及其变化的可能机制.结果表明,0.7 m深度以下水平方向上ε介于10^-8~10^-7 m^2/s^3之间,比垂直方向大一个数量级左右.尽管大型浅水湖泊几何深度浅,但其ε的深度廓线依然存在典型的3层:ε随深度递减的风浪直接作用层,深度从水面至1.0 m左右;ε基本不随深度变化的常数层,分布区间为水深1.0~1.9 m;随后是ε随深度递减的底边界混合层.热力分层的强弱(垂向温差)、位置对常数层和底部边界中ε的贡献显著,甚至造成ε的常数层起始深度下移.本研究有利于进一步理解大型浅水湖泊的动力学过程及其对水生生态系统演变的驱动效应. 展开更多

关键词 湍流 湍流动能耗散率 风浪作用层 常数层 太湖

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动力车气动性能数值计算 被引量：6

13

作者 张经强 梁习锋 《数值计算与计算机应用》 CSCD 北大核心 2003年第2期154-160,共7页

In this paper , numerically simulational calculations are made on aerodynamic characteristics for power car of 200km/h EMUs, using Computational Fluid Dy-namics software CFX. After calculation, surface pressure, veloc... In this paper , numerically simulational calculations are made on aerodynamic characteristics for power car of 200km/h EMUs, using Computational Fluid Dy-namics software CFX. After calculation, surface pressure, velocity field distribution as well as aerodynamic resistance are obtained. The results of calculations are com-pared with those of wind tunnel test. Comparison shows good agreement. 展开更多

关键词 列车 气动性能 流体动力学 k-ε双方程湍流模型 连续性方程 动量方程 湍流动能k方程 湍流动能耗散率ε方程 压力分布 流场 空气阻力

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