西氣東輸工程管道壁面涂料減阻機理的實驗研究.pdf

1、本文為了配合西氣東輸工程中采用管道壁面涂料減阻技術，應用熱線測速技術，對風洞中壁面覆蓋減阻涂料的平板湍流邊界層進行減阻機理的實驗研究。 在風洞中用IFA300智能化熱線風速儀和單絲邊界層微型熱線探針精細測量了不同壁面涂料的壁湍流平均速度剖面，利用壁湍流對數(shù)律平均速度剖面與壁面摩擦速度、流體粘性系數(shù)等內(nèi)尺度物理量的關系以及壁面摩擦速度與壁面摩擦切應力的關系，通過非線性迭代擬合其中的壁面摩擦速度u*，用平均速度剖面法測量壁湍流的壁面

2、摩擦阻力和壁面摩擦系數(shù)，對三種涂料的壁面減阻性能進行了比較實驗研究，為進一步認識壁面減阻機理提供實驗依據(jù)。這三種涂料分別是聚氨脂、環(huán)氧樹脂、瀝青，每種涂料三種厚度涂層，加上對比壁面，一共十塊實驗模型。每一塊實驗模型在風洞中用三個雷諾數(shù)(來流速度)吹風。 用子波分析對平板湍流邊界層不同法向位置的流向速度的時間序列信號進行多尺度分解，用自相關法確定了不同尺度湍流結構的時間尺度，用子波系數(shù)的瞬時強度因子、平坦因子檢測壁湍流中的多尺度相

3、干結構。提取了湍流邊界層不同法向位置多尺度相干結構的條件相位平均波形，研究了多尺度相干結構猝發(fā)的動力學過程。用子波系數(shù)的概率密度函數(shù)分析多尺度相干結構對間歇性的影響。 實驗發(fā)現(xiàn)，具有減阻效果的涂料使近壁區(qū)流向平均速度增加，緩沖層增厚，對數(shù)律區(qū)上移，產(chǎn)生減阻效果。通過改變平板湍流邊界層中不同尺度相干結構的能量分布、條件相位平均波形、平坦因子、相對強度、發(fā)生概率，使湍流結構相干性增強，流動有序化程度提高，從而對平板湍流邊界層中原有的