粗糙壁面上氣固兩相湍流流動(dòng)特性的PIV測(cè)量.pdf

1、眾所周知，氣固兩相湍流廣泛存在于自然界、人體醫(yī)學(xué)、工業(yè)生產(chǎn)等多個(gè)領(lǐng)域中，如沙塵暴、人體呼吸道內(nèi)可吸入顆粒物的流動(dòng)、煤粉氣力輸運(yùn)、流化床以及煤粉燃燒等。而在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中由于種種缺陷導(dǎo)致氣固兩相流動(dòng)流經(jīng)的表面并非完全光滑，因此，研究粗糙壁面上氣固兩相湍流對(duì)科學(xué)發(fā)展和實(shí)際工程應(yīng)用具有重要指導(dǎo)意義。
　　本文采用粒子圖像測(cè)速技術(shù)研究粗糙壁面上氣相湍流槽道流動(dòng)特性，分析不同的壁面粗糙度對(duì)氣相湍流特性和空間結(jié)構(gòu)的影響，實(shí)驗(yàn)中粗糙壁面是由三

2、維粗糙元緊密排布組成的。研究發(fā)現(xiàn)，相比于光滑壁面氣相湍流，粗糙度的存在會(huì)顯著減小氣相流向平均速度、增大雷諾應(yīng)力，并且粗糙度越大效果越明顯。但是，當(dāng)這些湍流統(tǒng)計(jì)量用壁面摩擦速度特征化后發(fā)現(xiàn)存在壁面相似現(xiàn)象。此外，壁面粗糙度對(duì)氣相的象限事件也有影響，壁面粗擦度會(huì)減小近壁面處上噴事件和下掃事件的概率密度，但是對(duì)邊界層外層的象限事件影響較小。對(duì)湍流空間結(jié)構(gòu)的分析發(fā)現(xiàn)，小尺度的空間結(jié)構(gòu)受壁面粗糙度的影響比大尺度空間結(jié)構(gòu)要小，基本滿足壁面相似假說(shuō)。

3、
　　在粗糙壁面單相實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上加入離散相，對(duì)比分析壁面粗糙度和顆粒對(duì)氣相湍流特性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，顆粒的拖曳作用增大了氣相流向平均速度，顆粒的存在還會(huì)增大雷諾應(yīng)力和象限事件概率，并且顆粒粒徑越大效果越顯著。對(duì)比單相湍流實(shí)驗(yàn)和氣固兩相湍流實(shí)驗(yàn)中粗糙度對(duì)氣相湍流特性的影響，發(fā)現(xiàn)氣相的流向平均速度和雷諾應(yīng)力受粗糙度影響規(guī)律相似。但不同的是，當(dāng)顆粒存在時(shí)壁面粗糙度會(huì)增大近壁面處上噴事件和下掃事件的概率密度，顯然顆粒的存在會(huì)改變粗糙度