射流-自由液面相互作用流場(chǎng)特性的實(shí)驗(yàn)研究及本征正交分解分析.pdf

1、本文利用Shadowgraph、平面激光誘導(dǎo)熒光(LIF)兩種流動(dòng)顯示技術(shù)和二維高速粒子圖像測(cè)速技術(shù)(TR-PIV)對(duì)射流-自由液面相互作用問(wèn)題進(jìn)行了細(xì)致而深入的研究。在對(duì)速度場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理過(guò)程中,采用了本征正交分解分析方法來(lái)捕捉流場(chǎng)中含能大尺度結(jié)構(gòu)。文章從不同雷諾數(shù)和不同淹沒(méi)深度兩個(gè)角度分別進(jìn)行闡述,分析了射流與自由液面相互作用特點(diǎn),并揭示了流場(chǎng)中含能大尺度結(jié)構(gòu)的空間特征及其演化特性。
　　首先,作者根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)并搭建了用

2、于射流-自由液面相互作用研究的循環(huán)射流系統(tǒng),并建立了用于定性研究的Shadowgraph和LIF兩套流動(dòng)顯示測(cè)量系統(tǒng),以及用于速度場(chǎng)測(cè)量的TR-PIV系統(tǒng)。為了對(duì)這一問(wèn)題獲得全面的認(rèn)識(shí),本文從兩個(gè)方面分別進(jìn)行闡述,即相同淹沒(méi)深度下不同雷諾數(shù)情況(H/D=2,Re=1920、Re=3480)和相同雷諾數(shù)下不同淹沒(méi)深度情況(Re=3480,H/D=2、4、6)。
　　對(duì)相同淹沒(méi)深度不同雷諾數(shù)射流與自由液面相互作用問(wèn)題,通過(guò)比較Shad

3、owgraph流動(dòng)顯示結(jié)果,獲得了不同雷諾數(shù)射流其自由液面表面擾動(dòng)特征。通過(guò)對(duì)LIF流動(dòng)顯示結(jié)果的分析,定性地揭示了自由液面對(duì)流場(chǎng)中大尺度結(jié)構(gòu)的影響。隨后,通過(guò)分析時(shí)均速度場(chǎng)、流向湍流度分布和射流擴(kuò)散速率等時(shí)均場(chǎng)參數(shù),進(jìn)一步揭示了自由液面的存在對(duì)射流流場(chǎng)的影響。通過(guò)對(duì)瞬態(tài)速度場(chǎng)進(jìn)行POD分解,比較分析了兩種工況射流中大尺度結(jié)構(gòu)的空間特點(diǎn)及其演化特性。利用旋渦強(qiáng)度法(swirling strength)對(duì)重構(gòu)流場(chǎng)中大尺度旋渦進(jìn)行識(shí)別,并闡