窄通道内脉动流阻力特性及转捩特性研究

发布时间：2021-05-20 22:27

　　本论文主要针对矩形通道内脉动流和加减速流动的流动特性进行了实验研究和理论分析。实验研究主要针对矩形通道内单相水在非稳态流动条件下的层、紊流的阻力特性以及过渡区的转捩特性。实验表明,在层流区内，相同流量下，加速情况下摩擦压降大于稳态情况下的摩擦压降，而减速情况下的摩擦压降小于稳态情况下的摩擦压降；在整周期内，脉动周期与脉动振幅对平均摩擦压降没有影响。在紊流区，脉动周期与脉动振幅对平均摩阻系数有影响，且脉动越剧烈，摩擦阻力系数越大。Re-λ曲线与流迹显示实验均证明，在脉动流加速阶段，随着脉动频率的增大，临界转捩点位置前移，小于稳态转捩临界雷诺数，而在减速阶段，随着脉动频率的增大，临界转捩点位置明显滞后，大于稳态转捩临界雷诺数，且加速度越大，越容易发生转捩。理论推导主要针对层流区的加减速流的速度分布进行研究，理论推导结果表明影响速度分布的因素为：通道尺寸、流体性质、压力梯度变化率、时间、初始速度分布；在相同截面平均速度下，压力梯度变化率越大，中心流体的速度梯度越大，而壁面附近则相反；根据能量梯度法，最先发生转捩的位置不在平板通道中心处，而是在距离通道中心y h=0.58的位置。 

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：75 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 研究现状
        1.2.1 流量波动条件下的阻力特性研究
        1.2.2 脉动流转捩特性研究现状
    1.3 本论文的研究内容
第2章 实验装置与实验方法
    2.1 实验回路和测量系统
        2.1.1 实验回路
        2.1.2 测量采集系统
    2.2 实验方案及注意事项
        2.2.1 实验内容
        2.2.2 实验方法
        2.2.3 实验步骤
        2.2.4 实验注意事项
    2.3 本章小结
第3章 系统验证与典型实验现象
    3.1 实验系统的验证
        3.1.1 单相水阻力系数计算公式
        3.1.2 矩形通道内单相水阻力系数计算与实验系统验证
    3.2 实验数据修正
        3.2.1 流量-压降时间差修正
        3.2.2 零点漂移修正
        3.2.3 录像-采集系统时间差修正
    3.3 典型实验现象
        3.3.1 正弦波实验
        3.3.2 梯形波实验
    3.4 本章小结
第4章 脉动流层、紊流的阻力特性
    4.1 层流区阻力特性分析
        4.1.1 脉动流加速度变化
        4.1.2 脉动周期、相对振幅对环形曲线的影响
        4.1.3 加速度对瞬时摩阻的影响
        4.1.4 脉动周期、相对振幅对平均压降的影响
        4.1.5 理论分析结果验证
    4.2 紊流区阻力特性研究
        4.2.1 脉动周期对压降-流量曲线的影响
        4.2.2 脉动振幅对压降-流量曲线的影响
        4.2.3 脉动周期、脉动振幅对平均压降的影响
        4.2.4 无量纲加速度对摩阻系数的影响
    4.3 本章小结
第5章 过渡区转捩特性研究
    5.1 过渡区实验研究
        5.1.1 Re-λ曲线判断转捩点
        5.1.2 可视化判断转捩点
    5.2 过渡区理论研究
        5.2.1 平板通道恒定压力梯度变化率情况下速度分布推导
        5.2.2 理论推导结果验证
        5.2.3 不同参数对层流的影响
        5.2.4 正负压力梯度变化率对速度分布的影响
        5.2.5 加速（减速）时间恒定时的速度分布
        5.2.6 初始速度恒定时的速度分布
        5.2.7 梯形波条件下加速度对转捩点的影响
    5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]摇摆状态下窄通道内单相阻力特性实验研究[J]. 谢清清,阎昌琪,曹夏昕,黄彦平,马建,王广飞.  原子能科学技术. 2012(03)
[2]简谐脉动流中极点摩擦压降特性实验研究[J]. 贾辉,谭思超,高璞珍,阎昌琪,黄彦平.  核动力工程. 2011(03)
[3]摇摆条件下圆管内的摩擦阻力模型[J]. 鄢炳火,顾汉洋,杨燕华,于雷.  原子能科学技术. 2011(05)
[4]不稳定条件下水平管单相水流动阻力特性实验研究[J]. 贾辉,谭思超,高璞珍,阎昌琪.  原子能科学技术. 2011(02)
[5]摇摆条件下矩形管内湍流流动特性的LES研究[J]. 鄢炳火,顾汉洋,杨燕华,于雷.  核动力工程. 2011(01)
[6]摇摆条件下圆管内层流摩擦阻力的理论研究[J]. 鄢炳火,于雷,杨燕华.  核动力工程. 2010(05)
[7]摇摆条件下子通道内湍流流体的数值分析[J]. 鄢炳火,顾汉洋,杨燕华,于雷.  原子能科学技术. 2010(S1)
[8]摇摆条件下矩形管内流体流动模型[J]. 鄢炳火,于雷,杨燕华.  原子能科学技术. 2010(06)
[9]摇摆运动条件下自然循环温度波动特性[J]. 谭思超,高璞珍,苏光辉.  原子能科学技术. 2008(08)
[10]微通道内单相流流动特性的实验研究进展[J]. 郑慧凡,秦贵棉,范晓伟,李安桂,张文全.  节能技术. 2008(01)

博士论文
[1]脉冲流动和壁面振动传热研究[D]. 俞接成.清华大学 2005

硕士论文
[1]矩形通道内脉动流流动特性研究[D]. 刘宇生.哈尔滨工程大学 2012



本文编号：3198540