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有限水深横流中近壁水平圆柱绕流的实验研究

作　者: 李国亚
导　师: 齐鄂荣；李炜
学　校: 武汉大学
专　业: 港口海岸及近海工程
关键词: 粒子图像测速技术圆柱绕流间隙比旋涡斯特鲁哈数
分类号: TV131
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 225次
引　用: 4次
阅　读: 论文下载

内容摘要

二维单向圆柱绕流是流体力学中既经典又现代的一种流态，一直受到工程界及学术界的广泛关注。本文采用先进的测量仪器，通过实验的方法，对此类流动进行研究。首先，我们采用美国Sontek公司生产的三维超声测速仪(Micro ADV)，对均匀流动环境中二维单向圆柱绕流的特性进行实验研究，得到了流场的时均特征量(如流场的流速分布及粘性切应力的分布)和紊动特征量(如紊动强度和雷诺应力)。然后再应用先进的激光测速仪PIV系统，对流场的瞬时特征量进行显示和测量，对不同间隙比条件下的近壁圆柱绕流旋涡的生成、发展和演化都做了实验研究，并整理出大量宝贵资料。如下为本文实验所得的一些成果： (1) 通过先进的PIV流速测量系统得到大量的宝贵资料图片，这些资料详细地记录了圆柱尾流区旋涡运动过程。 (2) 给出了ADV测得的实验水槽进口断面的时均流速分布曲线和紊动强度分布，并给出了流体的紊动强度和雷诺应力。 (3) 对时均流场进行分析，得出圆柱绕流的时均流线分布以及流向的时均涡量分布。 (4) 详细分析了圆柱尾流中旋涡周期性脱落的过程，通过计算得出了不同间隙比下近壁圆柱绕流的旋涡脱落周期及其相应的斯特鲁哈数，并给出了斯特鲁哈数与间隙比雷诺数的关系曲线，而后用拓扑分析方法对流场旋涡的拓扑结构进一步做了分析。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-18
  1.1 论文背景  8
  1.2 圆柱绕流研究回顾  8-14
  1.3 近壁水平圆柱绕流的研究现状  14-16
  1.4 本文研究内容  16-18
第二章有限水深横流中近壁水平圆柱绕流的实验装置和方法  18-37
  2.1 流动显示与测量技术现状及其发展  18-25
  2.2 ADV流速测量系统与本文实验装置  25-27
  2.3 PIV流速测量系统与本文实验装置  27-33
  2.4 粒子的跟随性及实验参数的选取  33-36
  2.5 本章小结  36-37
第三章有限水深横流中近壁水平圆柱绕流的流动特性  37-50
  3.1 横流来流的流动特性分析  37-42
  3.2 圆柱绕流流场的紊动特性分析  42-47
  3.3 圆柱绕流边界层分离条件分析  47-49
  3.4 本章小结  49-50
第四章有限水深横流中近壁水平圆柱绕流的时均流场特性分析  50-66
  4.1 近壁水平圆柱绕流流场的时均流速分布  50-53
  4.2 近壁水平圆柱绕流流场的时均流线分布  53-58
  4.3 近壁水平圆柱绕流分离区长度和分离角分析  58-59
  4.4 近壁水平圆柱绕流流场的时均涡量分布  59-61
  4.5 圆柱后尾流旋涡结构的拓扑分析  61-64
  4.6 本章小结  64-66
第五章有限水深横流中近壁水平圆柱绕流的旋涡运动  66-78
  5.1 圆柱后尾流旋涡的运动过程  66-75
  5.2 圆柱后尾流旋涡脱落斯特努哈数和雷诺数的关系  75-77
  5.3 本章小结  77-78
第六章本文总结与展望  78-81
参考文献  81-85
致谢  85-86
硕士研究生期间参与科研项目及成果  86

有限水深横流中近壁水平圆柱绕流的实验研究

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