高聚物抑制湍流脈動與維森伯格數(shù)相關(guān)性的實驗研究.pdf

1、在流體中加入微量的高聚物就可以極大地改變流體的流動特性。在低雷諾數(shù)流動中加入高聚物使得層流運動轉(zhuǎn)變?yōu)椤皬椥酝牧鳌保辉诟呃字Z數(shù)的管流/槽道流中加入高聚物可以極大的減小管道/槽道壁面阻力，最高可減阻80％。然而，高聚物與湍流相互作用機理還不是很清楚，主要問題包括高聚物在湍流場中如何被拉伸以及拉伸的高聚物改變湍流特性到底是通過改變流體的粘性還是高聚物自身的彈性，至今仍未有定論。本論文主要圍繞高聚物在湍流場中是否存在卷曲-伸展突變問題展開，基于

2、設(shè)計馮卡門渦旋流動系統(tǒng)實驗平臺以及分析導師在德國哥廷根馬普所（MPIDS）利用馮卡門渦旋流動系統(tǒng)進行三維粒子追蹤實驗所得數(shù)據(jù)，最終完成實驗平臺設(shè)計的主要內(nèi)容，在一個確定臨界Wic范圍內(nèi)，我們在高雷諾數(shù)湍流場中發(fā)現(xiàn)高聚物卷曲-伸展突變現(xiàn)象。
　　本文自主設(shè)計一套全新的馮卡門渦旋流動系統(tǒng)，這也是拉格朗日三維粒子追蹤測量系統(tǒng)重要組成部分。主要工作包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)部件自主設(shè)計和相關(guān)配套必備實驗設(shè)備的選購兩部分內(nèi)容。其中，自主設(shè)計系統(tǒng)結(jié)構(gòu)部件主

3、要包括具有多功能觀測的可視透明有機玻璃腔體，冷卻循環(huán)槽結(jié)構(gòu)，支撐法蘭結(jié)構(gòu)，傳動軸及渦輪結(jié)構(gòu)，擋板結(jié)構(gòu)，支撐架及支撐軸結(jié)構(gòu)；相關(guān)配套必備實驗設(shè)備主要包括交流伺服電機，恒溫循環(huán)水浴，行星減速器，動態(tài)扭矩測量儀，聯(lián)軸器，機械密封件，循環(huán)泵，支撐底座。以上工作完成了整個實驗平臺設(shè)計的主要內(nèi)容，為后續(xù)實驗研究高聚物與湍流相互作用機理打下了堅實的基礎(chǔ)。
　　為了證明湍流場中存在高聚物卷曲-伸展突變現(xiàn)象，通過在均勻各向同性湍流中加入不同鏈長的高