论文题目：通流面积急变诱导的流动分离可视化
摘要：突扩台阶结构由于其形状几何结构较简单、使用相应手段可以观察到固定的分离点,突扩回流区域产生流动分离附着流动现象,因此突扩台阶结构被视为研究分离流动的理想实验对象。流动分离现象普遍存在我们实际应用当中,飞机在飞行过程中机翼迎角下翼型表面的分离流动、输油管道中的突然扩张或者缩小管道、在涡轮和叶片经过的流动情况、燃烧室里的流动、气流经过高楼或者桥梁等建筑时的流动情况等现象。推迟流动分离现象的出现,减小回流分离区域,这些措施对于提高流体机械内部的动力效率、飞行器在飞行过程中更加平稳稳定工作、减阻、减少系统结构的振动、减少或抑制噪声等都有着积极的意义。本文主要工作及结论如下:1、设计相关设备并搭建实验平台,其中自主设计了包括水箱、整流箱、管路连接处结构设计、染料注射系统以及各衔接部分设计。2、在实验进行之前,分别对实验装置以及管路进行标定,其中包括流量计的标定、管路直径的标定、测量表面活性剂溶液阻尼系数判断溶液性质的试验等,这些标定工作为了准确观察并测量再附着长度做准备。3、探究雷诺数、台阶高度、表面活性剂溶液浓度与再附着长度的依赖关系。在同一台阶高度下,再附着长度先随雷诺数增大而增大在达到一个峰值后,开始随雷诺数增加而逐渐减小,减小到某动态稳定值后不再随雷诺数增大而变化。在同一雷诺数下,20-50台阶管路在低雷诺数下较大于10-20再附着长度且更早的开始进入过渡流区域,峰值也较10-20早出现,两者的再附着长度峰值数值相近。在紊流区域内动态稳定的再附着长度有差异,10-20台阶管路数值较20-50大。在同一雷诺数、台阶高度状态下,表面活性剂的加入使得再附着曲线整体较水往后“推迟”,且不同浓度在同台阶高度下的再附着比较不同,在10-20台阶高度下500ppm“推迟”效果更优,而在20-50中300ppm效果更优。
关键词：再附着长度;雷诺数;台阶比;表面活性剂
学科专业：机械工程
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究目的及意义
1.3 国内外相关研究动态
1.3.1 国外对于边界层流动分离的研究现状及分析
1.3.2 国内对于边界层流动分离的研究现状及分析
1.3.3 边界层流动分离的研究
1.4 本章小结
第二章 台阶流动及可视化理论
2.1 台阶流动研究概况
2.1.1 台阶流动再附着点位置
2.1.2 台阶流动后时均流动漩涡结构
2.1.3 台阶流动后起动涡
2.1.4 台阶流动后雷诺应力分布
2.1.5 剪切层中的大涡结构
2.1.6 台阶后分离流的特点
2.2 可视化的机理概述
2.2.1 静态法
2.2.2 动态法
2.3 表面活性剂机理的概述
2.3.1 表面活性剂的性质
2.4 本章小结
第三章 可视化实验系统
3.1 实验系统的设计
3.2 实验测量装置及标定
3.2.1 流量计的标定
3.2.2 温度的控制
3.2.3 测量参数
3.2.4 拍摄装置以及设置参数
3.2.5 管路系统的标定
3.3 实验材料和溶液配制
3.3.1 染料的选择
3.3.2 溶液的配制
3.4 实验原理及操作标准
3.4.1 数据测量
3.4.2 实验装置的操作标准
3.5 本章小结
第四章 实验结果及分析
4.1 上游结构对再附着长度的影响
4.2 雷诺数对再附着长度的影响
4.3 台阶高度对再附着长度的影响
4.4 表面活性剂对再附着长度的影响
4.4.1 表面活性剂的减阻特性
4.4.2 表面活性剂浓度对再附着的影响
4.5 本章小结
第五章 结论与展望
参考文献
致谢