近距离下射流冲击平板流场特性研究
发布时间：2022-05-08 15:22
冲击射流作为一种具有高强度的冲击效应的独特流动现象,具有丰富的工程应用背景,如切割粉碎、表面清洗、大空间和隧道的射流通风系统、射流元件等,因此冲击射流具有较高的理论研究价值。在大型商城、工业厂房等层高较高场所的空气调节设计中,气流组织方式直接决定了能量的利用率以及舒适度,对于矿井、隧道、地铁等大纵深的场所,射流通风系统可以控制污染物浓度,保证空气质量。而射流元件具有多种优点使其在各种工业控制领域得到广泛应用,由于其小尺度空间内的高压高速射流造成的强剪切、强流动分离及强冲击,可能导致流动失稳影响控制的稳定,因此本文对某射流元件为原型简化得到的近距离平板冲击射流特性进行研究,掌握其涡系流动规律及其影响因素。为了研究淹没冲击射流在小冲击距离下的流动结构,采用粒子图像测速技术（PIV）对淹没碰撞射流的间隙及其周围区域进行了流场测量。在实验中,测量了6个冲击距离（2 mm到10 mm）和5个体积流量（0.1 L/min~0.5 L/min）的流场。采集了间隙内涡系的直观图像,分析和总结了射流冲击参数对流动结构和流动特性的影响。采用正交分解（POD）分析方法对流场测量数据进行分析,得到主流结构,并...
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 流动特性仿真研究现状
1.2.2 流动特性实验研究现状
1.3 本文的主要研究内容
第2章 近距离冲击射流PIV实验装置
2.1 实验模型
2.1.1 相似原理
2.1.2 实验模型的设计
2.2 测量工况及测量平面
2.3 PIV流场测量系统
2.3.1 PIV测速技术
2.3.2 近距离冲击射流流场测量实验台
2.4 本章小结
第3章 近距离冲击射流PIV实验研究
3.1 腔室流场特性
3.1.1 冲击距离的影响
3.1.2 雷诺数的影响
3.1.3 腔室高度的影响
3.1.4 腔室直径的影响
3.2 间隙流场特性
3.2.1 冲击距离的影响
3.2.2 雷诺数的影响
3.2.3 射流管端面大小的影响
3.3 间隙内涡量分析
3.4 间隙内POD分析
3.5 本章小结
第4章 近距离射流冲击平板的压力分布实验
4.1 流场测压方法的选择
4.2 底板压力测量系统
4.3 底板压力分布特征
4.3.1 射流参数的影响
4.3.2 套筒尺寸的影响
4.4 本章小结
第5章 近距离射流数值模拟研究
5.1 数值模型的建立
5.1.1 几何模型及网格划分
5.1.2 控制方程
5.1.3 离散方法
5.2 近距离射流数值结果与实验结果对照
5.3 某射流元件原模型数值模拟的结果与分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]幂律型流体撞击射流破碎特性直接数值模拟[J]. 郑浩铭,孙俊柠,朱呈祥,尤延铖. 推进技术. 2020(08)
[2]不同形状喷嘴的高压水射流冲击力特性实验[J]. 黄飞,胡斌,左伟芹,李树清. 重庆大学学报. 2019(09)
[3]复杂光机系统机械结构件表面高压水射流量化清洗工艺研究[J]. 马志强,刘青安,邹睿,苗心向,吕海兵,牛龙飞. 清洗世界. 2019(08)
[4]前混合磨料水射流对HTPB推进剂的切割工艺参数优化研究[J]. 蒋大勇,郭三学. 爆破器材. 2019(04)
[5]高压水射流技术在武山铜矿管路除垢中的应用[J]. 邝志华. 铜业工程. 2019(03)
[6]基于流固耦合的管道车振动运移水力特性数值模拟与试验[J]. 张春晋,孙西欢,李永业,张学琴. 振动与冲击. 2019(05)
[7]碳碳复合材料的水射流钻孔技术研究[J]. 蔡志刚,陈晓川,王迪,鲍劲松. 机械工程学报. 2019(03)
[8]劈缝射流尾迹特征的实验研究[J]. 姚世传,施鎏鎏,黄春光,陈榴,戴韧. 工程热物理学报. 2018(08)
[9]液体射流首次破碎的直接数值模拟及动力学过程分析[J]. 李霄月,邹建锋,张阳,谢家华,马振海. 推进技术. 2018(07)
[10]基于不同射流温度的公路隧道纵向间距分析[J]. 邵振宇,陈军强,王文. 绿色科技. 2018(08)
硕士论文
[1]圆喷嘴气体垂直冲击射流壁面压力规律研究[D]. 申正.上海交通大学 2018
[2]射流通风PIV实验与数值模拟研究[D]. 田瑞祥.辽宁工程技术大学 2017
[3]电磁驱动轨道式无针注射器的研究[D]. 孟凡坤.东南大学 2017
[4]基于光纤宏观弯曲损耗的射流压力参量测量技术研究[D]. 邹丹丹.南京理工大学 2008
[5]火车站空调气流组织的数值模拟与优化[D]. 李琼.西南交通大学 2005
[6]本征正交分解（POD）方法在建筑风荷载及其动态响应中的应用研究[D]. 陶青秋.汕头大学 2002
[7]本征正交分解（POD）方法在高层建筑风荷载及其动态响应中的应用研究[D]. 肖智勇.汕头大学 2001
本文编号：3651899
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 流动特性仿真研究现状
1.2.2 流动特性实验研究现状
1.3 本文的主要研究内容
第2章 近距离冲击射流PIV实验装置
2.1 实验模型
2.1.1 相似原理
2.1.2 实验模型的设计
2.2 测量工况及测量平面
2.3 PIV流场测量系统
2.3.1 PIV测速技术
2.3.2 近距离冲击射流流场测量实验台
2.4 本章小结
第3章 近距离冲击射流PIV实验研究
3.1 腔室流场特性
3.1.1 冲击距离的影响
3.1.2 雷诺数的影响
3.1.3 腔室高度的影响
3.1.4 腔室直径的影响
3.2 间隙流场特性
3.2.1 冲击距离的影响
3.2.2 雷诺数的影响
3.2.3 射流管端面大小的影响
3.3 间隙内涡量分析
3.4 间隙内POD分析
3.5 本章小结
第4章 近距离射流冲击平板的压力分布实验
4.1 流场测压方法的选择
4.2 底板压力测量系统
4.3 底板压力分布特征
4.3.1 射流参数的影响
4.3.2 套筒尺寸的影响
4.4 本章小结
第5章 近距离射流数值模拟研究
5.1 数值模型的建立
5.1.1 几何模型及网格划分
5.1.2 控制方程
5.1.3 离散方法
5.2 近距离射流数值结果与实验结果对照
5.3 某射流元件原模型数值模拟的结果与分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]幂律型流体撞击射流破碎特性直接数值模拟[J]. 郑浩铭,孙俊柠,朱呈祥,尤延铖. 推进技术. 2020(08)
[2]不同形状喷嘴的高压水射流冲击力特性实验[J]. 黄飞,胡斌,左伟芹,李树清. 重庆大学学报. 2019(09)
[3]复杂光机系统机械结构件表面高压水射流量化清洗工艺研究[J]. 马志强,刘青安,邹睿,苗心向,吕海兵,牛龙飞. 清洗世界. 2019(08)
[4]前混合磨料水射流对HTPB推进剂的切割工艺参数优化研究[J]. 蒋大勇,郭三学. 爆破器材. 2019(04)
[5]高压水射流技术在武山铜矿管路除垢中的应用[J]. 邝志华. 铜业工程. 2019(03)
[6]基于流固耦合的管道车振动运移水力特性数值模拟与试验[J]. 张春晋,孙西欢,李永业,张学琴. 振动与冲击. 2019(05)
[7]碳碳复合材料的水射流钻孔技术研究[J]. 蔡志刚,陈晓川,王迪,鲍劲松. 机械工程学报. 2019(03)
[8]劈缝射流尾迹特征的实验研究[J]. 姚世传,施鎏鎏,黄春光,陈榴,戴韧. 工程热物理学报. 2018(08)
[9]液体射流首次破碎的直接数值模拟及动力学过程分析[J]. 李霄月,邹建锋,张阳,谢家华,马振海. 推进技术. 2018(07)
[10]基于不同射流温度的公路隧道纵向间距分析[J]. 邵振宇,陈军强,王文. 绿色科技. 2018(08)
硕士论文
[1]圆喷嘴气体垂直冲击射流壁面压力规律研究[D]. 申正.上海交通大学 2018
[2]射流通风PIV实验与数值模拟研究[D]. 田瑞祥.辽宁工程技术大学 2017
[3]电磁驱动轨道式无针注射器的研究[D]. 孟凡坤.东南大学 2017
[4]基于光纤宏观弯曲损耗的射流压力参量测量技术研究[D]. 邹丹丹.南京理工大学 2008
[5]火车站空调气流组织的数值模拟与优化[D]. 李琼.西南交通大学 2005
[6]本征正交分解（POD）方法在建筑风荷载及其动态响应中的应用研究[D]. 陶青秋.汕头大学 2002
[7]本征正交分解（POD）方法在高层建筑风荷载及其动态响应中的应用研究[D]. 肖智勇.汕头大学 2001
本文编号：3651899
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