表面活性剂水溶液弹性湍流特性实验研究

弹性湍流是本世纪初发现的一种新的流动现象,发生在具有弯曲流线的粘弹性流体低雷诺数流态下,对其发生机理和特性的认识还很匮乏.利用传统的二维低速粒子成像测速仪和高速动态粒子成像测速仪(PIV)实验研究了自由面旋转流中的弹性湍流的统计特性.对PIV测得的低雷诺数表面活性剂(十六烷基三甲基氯化铵)溶液粘弹性流体旋转流中水平面和子午面内的速度场进行了流型观测.结果表明实验测量的弹性湍流以大涡运动为特征,表现出在时间上随机而在空间上光滑的特性.     

减阻水溶液槽道湍流特性POD分析

为进一步分析减阻水溶液湍流减阻机理,对质量分数为30×10-6十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)水溶液槽道湍流减阻流动进行了实验研究,并基于本征正交分解方法研究减阻水溶液流动中减阻剂对流动结构的影响．结果表明:CTAC水溶液流动在不同雷诺数(15×10⁴、25×10⁴和35×10⁴)下分别具有651％、700％和330％减阻效果;基于本征正交分解方法分析湍流脉动速度场,发现CTAC添加剂能够抑制湍流猝发过程中的低速流体的上喷及高速流体的下扫,即在一定程度上抑制了相干结构的发生及其发展过程,最终导致湍流减阻．     

十六烷基三甲基氯化铵减阻流动实验

为了分析湍流减阻技术的可行性,探索减阻效果与溶液温度、浓度和流动雷诺数的关系及减阻水溶液的抗剪切特性,对阳离子表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)水溶液进行减阻实验．结果表明,CTAC水溶液具有较强的抗剪切能力,但在高温条件下(70 ℃)减阻现象消失．CTAC水溶液减阻技术应用在集中供热／供冷系统中,尤其在地板辐射采暖系统中是可行的．     

减阻剂对微胶囊相变悬浮液稳定性及粘度的影响

为了获得稳定性较高的微胶囊相变悬浮液,同时减少其流动阻力损失,配制了以异丙醇/水混合溶液为基液的微胶囊相变悬浮液,加入不同种类的减阻剂(PAM和CTAC),并采用旋转流变仪测试其粘度.结果表明:在实验温度为20℃,旋转流变仪剪切速率为0~100 L/s时,PAM减阻剂对微胶囊相变悬浮液的稳定性影响甚微,但会显著增大其粘度;CTAC减阻剂不能作为低浓度微胶囊相变悬浮液的减阻剂,质量浓度为10 w t.%的微胶囊相变悬浮液对应的CTAC最佳减阻浓度为200 mg/L.     

旋流燃烧室内流场PIV测量误差修正方法的研究

对微型燃气轮机旋流燃烧室内湍流流动PIV测量中产生的非轴对称性误差的原因进行了分析,提出了基于CFD技术的旋流燃烧室内湍流流动PIV测量误差的修正方法,将修正后的实验数据与数值计算结果进行了比较.结果表明,该修正方法可以有效地减小旋流燃烧室内湍流流动PIV测量中产生的非轴对称性的误差.     

明渠瞬时床面切应力粒子图像测量技术

床面切应力瞬时值的实验测量极为重要但富有挑战.为了利用粒子图像技术准确测量瞬时床面切应力,采用模拟不同图像和流动参数的合成粒子图片对粒子图像测速技术(PIV)、粒子图像示踪技术(PTV)和直线相关PIV技术(LCPIV)的测量精度进行分析,发现各技术在床面附近的测量精度均因床面影响而变差,其中,PIV技术受影响的范围距...     

添加剂对乙二醇水溶液沸腾传热的研究

选择乙二醇-水、乙二醇-乙醇-水为工质，研究了加入不同种类和浓度添加剂(表面活性剂)后，上述混合物池式沸腾传热特性.试验结果表明：某些表面活性剂能明显强化乙二醇-水、乙二醇-乙醇-水溶液池式沸腾传热，其最佳添加浓度为(5.2～6.9)×10^-4 mol/L.同时对添加剂能强化乙二醇-水、乙二醇-乙醇-水溶液沸腾传热机理进行了探讨.强调表面活性物质主要通过降低溶液表面张力，降低固液界面的润湿性，增加固液接触面，增加汽化核心数等来强化上述混合物的沸腾传热.     

Drag-reducing characteristics of cationic surfactant solution flow in copper pipe

The drag-reducing characteristics of a cationic surfactant solution flow in copper pipe have been investigated experimentally.The tested drag-reducing fluid was an aqueous solution of the cationic surfactant cetyltrimethyl ammonium chloride(CTAC).The experimental results show that the maximum drag reduction percentage reduces with the increase of fluid temperature at low concentration of CTAC,such as 100×10-6 or 150×10-6.Furthermore,the concentration and temperature changes of CTAC solution have significant influences on the drag-reducing ability.The drag-reducing effect of CTAC additives shows great potentials in the application in a district heating/cooling(DHC)system,especially for the radiant floor heating(RFH)system.     

矩形通道内纵向涡发生器作用下流场的PIV实验研究

利用PIV系统对矩形通道内布置纵向涡发生器时的二次流结构进行了测量,并与光通道的流动结构进行了比较.分析了组合翼、辅翼的布置位置和布置方式对流动结构的影响.实验结果表明,在光通道入口附近,由于地球自转作用空气产生整体旋转运动,随着流动的进行,旋涡强度减弱,最后形成多个小旋涡.与光通道相比,纵向涡发生器产生的旋涡强度及影...     

20°圆锥低速35°迎角下的压力分布特性

对半顶角为10°的圆锥-圆柱组合体在3.0×1.6m低速低湍流度风洞进行了圆锥表面压力分布测量.基于圆锥底面直径的雷诺数1.0×10(6),迎角35°,包含了以9°为等间隔的所有滚转角.实验结果包括9个截面周向压力,当地/总侧向力及力矩由表面压力分布积分得到.结果表明,侧向力系数随滚转角的变化曲线为近似方波,其周期和相位沿锥体轴向均相同;压力分布表明对称涡流场为绝对不稳定,不对称涡流场为双稳态;流动为非锥型流动.实验结果检验了前人的理论结果,并与现有的实验结果做了比较,结果吻合.     

电解制氧槽试件微柱群单相流场PIV测试

安全稳定的电解水制氧装置是中长期载人航天的重要保证,为保证固体聚合物电解池(SPE)电解质的安全工作温度,利用激光粒子图像速度场测量(PIV)系统对电解制氧槽试件微小方柱群流场进行试验研究,设计电解槽试件及其流量流场控制测试系统,讨论试件流场PIV测试方法及试验参数设置,得到不同流量下微小尺寸方柱群流道内流速的矢量图.结果表明:试件内流场流速很低,各流量下柱群区的流速量级为10-3m/s,柱群区以纵向流动为主,该结构各流道中流量分配不均,试件内流场分布的不均匀性随流量增加而加剧.改进试件内部水进入流道的入口形式及各横向流道的入口形式,并适当增加周边沟槽流道的阻力,可增加试件内流场分配的均匀性.     

表面张力法研究6-OTs-β-CD-CTAC超分子体系

用表面张力法研究了288K时6-OTs-β-CD与十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）形成的超分子包络物及CTAC的表观临界胶束浓度（CMC。）与6-OTs—β—CD浓度的关系。研究发现,CTAC与6-OTs—β-CD可形成包结比为2：1的超分子包络物,包络物表观稳定常数为2．0×10^3L／mol。表面活性剂的表观临界胶束浓度（CMC^＊）与环糊精的浓度呈较好的线性关系。     

高速明流泄洪洞的通气量分析与研究

对于高速明流泄洪洞的进气量和出口的出气量,通过模型试验,从宏观方面进行了数据分析与研究.研究结果表明:泄洪洞中闸室的进气量并不是随着泄洪洞水体流量的增加而增加,而是与闸门后水流的Fr相关;泄洪洞内由水流的自掺气引起的进气量随着水流的Fr增大而增大;在泄洪洞的出口,当库区水位一定时,随着中闸室闸门的开度的增加,出气量随水流的Fr的增大不断增加,然而当达到某一临界值后开始急剧减小;当闸门全部开启后,随着库区水位的上升,出气量随水流的Fr的增大不断减小;出口断面处水体的掺气浓度随水流Fr的增大而增大.     

CFD技术在三体船阻力性能研究中的应用

三体船作为一种新型的高性能船型,由于其出色性能而受到越来越多的重视.同时,三体船型仍不是一种成熟的船型,对它的研究和应用还面临很多难题.文中在粘性理论的范畴内,将目前较流行的CFD技术应用于三体船的阻力性能研究中,在考虑自由水面效应的前提下,模拟了2种三体船构型在不同航速下的粘性流场,与三体船模型水池拖曳试验结果相比较,采用CFD技术模拟的结果是合理的.表明CFD技术可以在三体船型水动力性能研究中发挥重要作用.计算与试验结果在高Fr数段的较明显偏差表明对应用的方法或者算法本身有改进的必要.     

漩流中间包流场的数值模拟

采用CFD软件Fluent对漩流中间包内的流场进行了数值模拟,分析了漩流中间包内的流场特征,以及漩流室的加入,中间包内的流动形态.模拟结果表明,由于漩流室的加入使湍动能耗散主要集中在漩流室内部,有利于夹杂物的聚合长大;漩流室的加入可改善钢液的流动状态,利于夹杂物的上浮。由于入口位置的非对称布置,造成了漩流中间包内的流场在入口区呈明显的非对称分布,这些结果为进一步优化漩流中间包内漩流室的位置和中间包挡墙参数提供了理论依据.     

明渠湍流横向涡旋的尺度与环量特征

为了分析明渠湍流中横向涡旋的尺度与动力学特征,利用自主研发的高频粒子图像测速系统测量了6种水流条件下的明渠恒定均匀流时间序列流场,使用涡旋提取方法识别涡旋,提出一套简洁客观的涡旋尺度及环量确定方法,分析了明渠湍流横向涡半径与环量的特征。涡旋的无量纲尺度与强度仅与所在位置有关,与雷诺数等其它因素均无关系。从壁面附近至对数区的上边界,涡旋的平均半径增大。受水面影响,半水深以上的涡旋半径有逐渐减小的趋势。在粘性作用下,涡旋的平均环量由壁面至水面总体呈减小趋势。时均剪切对逆向涡旋的尺度与强度均有抑制作用,其平均尺度与环量在全水深均小于正向涡。