在工程實(shí)際中燃燒裝置通常采用旋轉(zhuǎn)湍流技術(shù),利用其產(chǎn)生的中心回流區(qū)來(lái)穩(wěn)定燃燒室中的火焰,同時(shí)也可促進(jìn)燃料和氧化劑快速混合,達(dá)到提高燃燒效率和減少污染排放的目的。但是旋流流場(chǎng)中存在的渦核破碎、進(jìn)動(dòng)渦核等相干結(jié)構(gòu),會(huì)對(duì)流場(chǎng)產(chǎn)生非常復(fù)雜的影響,需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量和數(shù)值模擬計(jì)算的方法進(jìn)行深入研究。本文對(duì)本課題組自主設(shè)計(jì)的一個(gè)雙級(jí)軸向旋流燃燒室中的冷態(tài)流場(chǎng)特性進(jìn)行了系統(tǒng)性的研究,該旋流器包括8個(gè)葉片,內(nèi)外旋流器葉片旋向相同,旋流數(shù)為0.53。采用OpenFOAM軟件對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行大渦模擬（LES）計(jì)算研究,采用粒子圖像測(cè)速技術(shù)（PIV）對(duì)其中的速度場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量。將LES結(jié)果和PIV結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)兩者吻合良好。在保證內(nèi)外管流動(dòng)雷諾數(shù)相同的情況下,研究了兩種工況:1)內(nèi)管通入CO₂,外管通入空氣;2)內(nèi)管通入空氣,外管通CO₂。研究表明工況1中出現(xiàn)了很大的中心回流區(qū),而在工況2中僅在遠(yuǎn)離旋流器出口位置處出現(xiàn)了比較零散的小回流區(qū)。其原因是由于氣體密度和粘性的差異性,導(dǎo)致工況2下的內(nèi)管與外管出流速度之比是工況1下的3.5倍,其周向速度呈現(xiàn)外側(cè)小而中心區(qū)域大的分... 

【文章來(lái)源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：87 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

數(shù)值模擬方法DNS，RNAS，LES的比較

江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文13第二章實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法2.1PIV技術(shù)對(duì)于流動(dòng)的特性，以往人類都是通過(guò)自然觀察進(jìn)行研究，但隨著科學(xué)的發(fā)展，需要提取流動(dòng)中特有的信息，人們精心設(shè)計(jì)了可視化技術(shù)進(jìn)行研究，代替了傳統(tǒng)的被動(dòng)觀測(cè)。粒子圖像測(cè)速儀(ParticleImageVelocity，PIV)技術(shù)作為上個(gè)世紀(jì)發(fā)展起來(lái)的一種嶄新的流體測(cè)量技術(shù)，被眾多學(xué)者迅速地應(yīng)用于各種流場(chǎng)測(cè)試中。它不會(huì)對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行任何干擾，即使是對(duì)具有高速流動(dòng)或者近壁面附近的流動(dòng)特性，PIV技術(shù)依然可以適用[55]。它不僅具有激光多普勒技術(shù)和相位多普勒風(fēng)速儀的單點(diǎn)測(cè)量技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，而且還利用先進(jìn)的圖像處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)流場(chǎng)的顯示�，F(xiàn)代的PIV技術(shù)發(fā)展很成熟，可以將整個(gè)流場(chǎng)的信息通過(guò)相關(guān)軟件的處理，得到自然觀察不到的信息，比如流線圖，渦量圖和湍流強(qiáng)度等。其速度測(cè)量范圍已從0到超音速，并且可以在同一個(gè)切面上測(cè)出瞬態(tài)上萬(wàn)個(gè)點(diǎn)的速度向量。與此同時(shí)，PIV測(cè)量技術(shù)已經(jīng)從二維測(cè)量向三維測(cè)量發(fā)展，即三維PIV可以同時(shí)捕捉整個(gè)流動(dòng)空間的速度常由于本文中主要用2D-PIV系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量研究，所以在此不多贅述3D-PIV技術(shù)。圖2.1PIV系統(tǒng)示意圖。Fig2.1SchematicdiagramofPIVsystem.本實(shí)驗(yàn)所用的PIV系統(tǒng)由硬件和軟件組成，硬件主要有光路系統(tǒng)、CCD相機(jī)、同步器和計(jì)算機(jī)，軟件包括圖像處理軟件和同步控制系統(tǒng)。如圖2-1為PIV

雙級(jí)軸向旋流燃燒室冷態(tài)湍流特性的實(shí)驗(yàn)和大渦模擬研究14系統(tǒng)示意圖，圖2-2為PIV系統(tǒng)實(shí)物圖。圖2.2PIV系統(tǒng)實(shí)物圖。Fig2.2PhysicaldiagramofPIVsystem.光路系統(tǒng)中的激光發(fā)生器為YAG:Nd雙脈沖式激光器，如圖2.3a所示，輸出波長(zhǎng)為532nm，單脈沖為200mJ，能連續(xù)發(fā)射脈沖激光，重復(fù)頻率1-15Hz可調(diào)，能量不穩(wěn)定度小于3%。(a)(b)圖2.3PIV光路系統(tǒng)實(shí)物圖。(a)激光發(fā)生器實(shí)物圖。(b)激光調(diào)節(jié)裝置實(shí)物圖。Figure2.3PIVopticalsystemphysicaldiagram.(a)Physicaldiagramoflasergenerator.(b)Physicaldiagramoflaseradjustmentdevice.


本文編號(hào)：3013727