三棱柱绕流流场特性实验研究

发布时间：2022-08-06 20:39

　　本文为实验研究不同截面尺度比H的三棱柱绕流流场特性。主要关注雷诺数Re和柱体截面尺度比H对三棱柱绕流流场中阻力系数Cd、斯特劳哈尔数St和涡街流向输运速率Ulocal等重要尾流参数的影响。实验在厦门大学FMPL实验室中的循环拖曳水槽中进行。实验中应用氢气泡显示技术,该技术即能定性分析流场特性又能揭示流场中分离点位置。结果表明,在实验雷诺数范围内,分离点均位于最大横向宽度对应的顶点（这里称“横顶点”）,即分离点位置固定。应用粒子成像测速技术（PIV）对三棱柱绕流流场进行定量测量,结合本征正交分解法得到尾流场相干结构。研究发现前二阶模态流场结构代表流场中卡门涡街结构,第三阶模态流场结构可表征尾流场中自由剪切层形态且该形态对雷诺数Re相对敏感。雷诺数Re=400工况,三棱柱绕流流场中自由剪切层形态出现不稳定现象,抑制了自由来流与尾流区内流体间动量交换,使得尾流区内流体恢复系数减弱,尾流场中阻力系数Cd突增。对雷诺数Re=500工况下分析柱体截面尺度比H对尾流场的影响,研究发现尾流场中湍动能生成速率与柱体截面尺度比H成正相关,然而涡街稳定运输区域和涡街流向输运速率均与柱体截面尺度比H成负相关,... 

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
主要符号说明
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究状况
        1.2.1 圆柱绕流
        1.2.2 矩形柱绕流研究
        1.2.3 三棱柱研究
        1.2.4 Cd、St等表征参数的研究
        1.2.5 国内外研究特点及问题
    1.3 本文主要研究内容
第二章 实验设备和测试方法
    2.1 实验设备
        2.1.1 多功能精密循环水槽
        2.1.2 PIV试验测速系统
    2.2 测试内容
    2.3 测试方法
        2.3.1 水洞流速校准
        2.3.2 PIV测量方法
    2.4 尾流场特性分析方法
        2.4.1 PIV自适应互相关分析
        2.4.2 尾流场基本特性分析
        2.4.3 空间时间关联
        2.4.4 本征正交分解方法
        2.4.5 二维涡旋识别准则
    2.5 本章小结
第三章 三棱柱绕流流场特性
    3.1 三棱柱流动分离及尾迹特征
        3.1.1 参数定义
        3.1.2 流动分离点
    3.2 三棱柱绕流尾流场特性
    3.3 本章小结
第四章 三棱柱绕流流场特性PIV实验分析
    4.1 雷诺数Re对三棱柱尾流场的影响
        4.1.1 三棱柱绕流流场定常分析
        4.1.2 流场相干结构分析(雷诺数Re=300)
        4.1.3 流场相干结构分析(雷诺数Re=400、500)
    4.2 尺度比H对三棱柱尾流场的影响
        4.2.1 不同截面尺度比H的三棱柱绕流流场定常分析
        4.2.2 不同截面尺度比H的三棱柱绕流流场相干结构
    4.3 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士期间取得的学术成果
致谢



本文编号：3670328