文档介绍：气液两相绕流旋涡脱落特性的实验与数值研究‘昵牖1泵Υ笱ЧぱР┦垦宦畚培养单位:能源动力与机械工程学院一级学科:动力工程及工程热物理专业名称:’究生:.
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作者签名:曼丝选翌雪签名:屯ニ芸┤:迎婷艿难宦畚脑诮饷芎笞袷卮斯娑本人郑重声明:此处所提交的博士学位论文《气液两相绕流旋涡脱落特性的实验与数值研究》,是本人在华北电力大学攻读博士学位期间,在导师指导下,独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知,除文中已经注明引用的内容外,本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体,均已在文中以明确方式标明。特此声明。本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定,即:①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件;②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文;⑧学校可允许学位论文被查阅或借阅;④学校可以学术交流为目的,复制赠送和交换学位论文;⑤同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。日
中文摘要在动力工程、石油化工、核能利用等领域广泛存在着气液两相流体绕流柱体的流动现象,在一定流动条件下气液两相流在柱体后部形成交替脱落的旋涡,并诱发柱体受到交变力的作用,由此产生的损伤不仅威胁到设备运行的安全,而且会大大缩短工业设备的使用寿命。为了更深入了解气液两相流与柱体相互作用的机理,揭示气液两相旋涡的形成和演化特性,给工业设备的优化设计和安全运行提供科学可靠的依据,本文在国家自然科学基金项目和教育部科学技术研究重点项目资助下,对垂直上升矩形管道内气液两相流绕圆柱体、旋转正方形排列管束的旋涡脱落特性进行了实验研究和数值模拟。具体内容为:罱似毫较嗳屏魇匝樘ǎ较嗔鹘橹什捎贸N虑逅脱顾蹩掌?以在垂直上升的矩型截面实验段内研究细泡状流绕圆柱和管束流动的各种动态特性。设计了一个可连续多角度测量的圆柱表面压力测量装置,实现单个传感器在相同工况下的多点压力测量,并建立了一套用于测量圆柱表面脉动压力和旋涡脱落频率的动态数据采集与分析系统。为研究错列管束间气液两相流场的旋涡形成和演化特性,建立了一套高速动态图像采集与分析系统,实验使用分辨率为袼兀拍摄速度为笛椴饬苛似毫较嗔魅浦本仓辈煌屎屠着凳略仓表面的脉动压力、时均压力分布规律。实验结果表明:含气率对圆柱表面时均压力系数和脉动压力系数均有较大影响,随着含气率增大,时均压力系数的最小值逐渐减小,而脉动压力系数的峰值逐渐减小,背压逐渐增大,旋涡脱落位置不断后移;在本文实验范围内,雷诺数对脉动压力、时均压力影响很小。同时,利用旋涡脱落必然引起圆柱体两侧的压差变化的原理,测量了动态压差波动信号,采用功率谱分析方法得到了旋涡脱落频率,并分析了含气率和雷诺数对功率谱的影响。结果表明:随含气率增加旋涡脱落频率增大,功率谱能量减弱,当含气率大于时,旋涡交替脱落现象消失。捎酶咚俣枷翊矸椒ㄑ芯苛舜砹泄苁淞较嘈械难莼匦浴M过动态图像重建了管束间旋涡的生成、卷吸、聚合的演化过程,定性分析了旋涡演化机理,运用图像相关性比较和统计方法分析了旋涡脱落的周期特征。分析表明:随节距比增大,斯特罗哈数是增大的,而斯特罗哈数随含气率的增大而减小,当含气率大于保淮嬖谥芷谛孕型崖湎窒螅凰胬着凳龃笮型崖淦德试黾印华北电力大学博士学位论文
捎闷毫较嗨魈迥P停圆煌诰啾却砹泄苁毫较嗳屏鞯姆俏态流动过程进行了数值模拟,得到了瞬态流场的流谱图及涡量和含气率分布,结果显示:上游圆柱没有发生旋涡分离,自由剪切层对下游圆柱形成包裹,旋涡对气泡形成卷吸,使含气率与涡量具有相同的分布特性。着重分析了节距比、含气率和雷诺数对旋涡脱落特性和管束脉动升力与时均阻力的影响,分析表明:不同节距比时下游圆柱的脉动升力系数最大,而时均阻力系数最大值均出现在中间管排上;存在一个临界节距比/。,,使脉动升力和时均阻力系数最小;小截面含气率时,升力系数胬着凳黾佣跣。蠼孛婧口..时,升力系数胬着凳黾佣龃螅桓髋殴艿氖本枇ο凳婧试黾佣跣关键词:气液两相绕流,错列管束,实验研究,数值模拟,旋涡脱落,升力,阻力中文摘要
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