圓盤繞流的頻譜特性和結(jié)構(gòu)特征研究.pdf

1、鈍體繞流的研究有助于人們加強(qiáng)對(duì)流體邊界層分離、渦旋脫落和能量輸運(yùn)等特性的認(rèn)識(shí)。鈍體繞流現(xiàn)象廣泛存在于動(dòng)力裝置之中，對(duì)此研究不僅具有豐富的理論意義，而且極具實(shí)際工程價(jià)值。作為一種簡單而典型的鈍體結(jié)構(gòu)，圓盤具有軸對(duì)稱的幾何特性，但其尾跡卻較為復(fù)雜，具有非常明顯的三維特性。本文采用多種方法對(duì)不同雷諾數(shù)下的圓盤繞流進(jìn)行研究，各種方法相互對(duì)比和驗(yàn)證，以期對(duì)圓盤繞流有一個(gè)較為深入的理解和認(rèn)識(shí)。同時(shí)，鑒于多孔圓盤在實(shí)際工程中的諸多應(yīng)用，本文也初步探討

2、了其與實(shí)心圓盤繞流之間的差異之處，具體的工作包括以下幾個(gè)方面:
　　(1)從理論上對(duì)圓盤繞流的特點(diǎn)進(jìn)行分析，總結(jié)了其尾跡流形、特征參數(shù)、升阻力系數(shù)、頻率特性和結(jié)構(gòu)特征等，同時(shí)探討了多孔圓盤繞流的動(dòng)力學(xué)特性;
　　(2)米用染色法對(duì)低雷諾數(shù)時(shí)圓盤繞流進(jìn)行流場(chǎng)顯示實(shí)驗(yàn)，研究其尾跡結(jié)構(gòu)隨雷諾數(shù)的演化過程;
　　(3)利用大渦模擬和熱線測(cè)速的結(jié)果，結(jié)合小波分析方法，對(duì)圓盤繞流尾跡的頻譜特性進(jìn)行分析;
　　(4)采用粒子圖

3、像測(cè)速(PIV)方法對(duì)高雷諾數(shù)實(shí)心和多孔圓盤繞流進(jìn)行研究，比較分析兩者統(tǒng)計(jì)特性和相干結(jié)構(gòu)之間的差異。
　　基于上述研究，可以得到如下結(jié)論:
　　(1)流動(dòng)顯示結(jié)果表明:當(dāng)Re＜135時(shí)，尾跡流場(chǎng)具有穩(wěn)定的軸對(duì)稱環(huán)狀渦結(jié)構(gòu);當(dāng)135≤Re＜158時(shí)，尾跡流場(chǎng)呈現(xiàn)出面對(duì)稱結(jié)構(gòu);當(dāng)158≤Re＜175時(shí)，尾跡流場(chǎng)發(fā)展為面對(duì)稱的發(fā)卡狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)論與大渦模擬的結(jié)果相一致;
　　(2)頻譜分析表明:圓盤尾跡內(nèi)的渦旋自然脫落頻率約為

4、StV≈0.11～0.14，K-H不穩(wěn)定性對(duì)應(yīng)的高頻率為StKH≈1.2～1.6，除此之外還存在兩個(gè)低頻率StL1≈0.02和StL2≈0.03，其中發(fā)StL1≈0.02與渦旋脫落周向旋轉(zhuǎn)有關(guān)，而StL2≈0.03與回流區(qū)的伸縮運(yùn)動(dòng)有關(guān);
　　(3)粒子圖像測(cè)速結(jié)果表明:多孔圓盤繞流的回流區(qū)可分為兩部分，分別為靠近圓盤背面由于射流作用形成的多個(gè)小回流區(qū)和位于0.9＜x/D＜1.75的一個(gè)較大回流區(qū)。進(jìn)一步關(guān)于實(shí)心和多孔圓盤繞流的對(duì)