射流-自由液面相互作用流場特性的實驗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)兩種流動顯示技術(shù)和二維高速粒子圖像測速技術(shù)(TR-PIV)對射流-自由液面相互作用問題進行了細致而深入的研究。在對速度場數(shù)據(jù)進行后處理過程中,采用了本征正交分解分析方法來捕捉流場中含能大尺度結(jié)構(gòu)。文章從不同雷諾數(shù)和不同淹沒深度兩個角度分別進行闡述,分析了射流與自由液面相互作用特點,并揭示了流場中含能大尺度結(jié)構(gòu)的空間特征及其演化特性。
　　首先,作者根據(jù)實驗要求設(shè)計并搭建了用

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兩套流動顯示測量系統(tǒng),以及用于速度場測量的TR-PIV系統(tǒng)。為了對這一問題獲得全面的認識,本文從兩個方面分別進行闡述,即相同淹沒深度下不同雷諾數(shù)情況(H/D=2,Re=1920、Re=3480)和相同雷諾數(shù)下不同淹沒深度情況(Re=3480,H/D=2、4、6)。
　　對相同淹沒深度不同雷諾數(shù)射流與自由液面相互作用問題,通過比較Shad

3、owgraph流動顯示結(jié)果,獲得了不同雷諾數(shù)射流其自由液面表面擾動特征。通過對LIF流動顯示結(jié)果的分析,定性地揭示了自由液面對流場中大尺度結(jié)構(gòu)的影響。隨后,通過分析時均速度場、流向湍流度分布和射流擴散速率等時均場參數(shù),進一步揭示了自由液面的存在對射流流場的影響。通過對瞬態(tài)速度場進行POD分解,比較分析了兩種工況射流中大尺度結(jié)構(gòu)的空間特點及其演化特性。利用旋渦強度法(swirling strength)對重構(gòu)流場中大尺度旋渦進行識別,并闡