高聚物抑制湍流脈動(dòng)與維森伯格數(shù)相關(guān)性的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、在流體中加入微量的高聚物就可以極大地改變流體的流動(dòng)特性。在低雷諾數(shù)流動(dòng)中加入高聚物使得層流運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)椤皬椥酝牧鳌?；在高雷諾數(shù)的管流/槽道流中加入高聚物可以極大的減小管道/槽道壁面阻力，最高可減阻80％。然而，高聚物與湍流相互作用機(jī)理還不是很清楚，主要問題包括高聚物在湍流場(chǎng)中如何被拉伸以及拉伸的高聚物改變湍流特性到底是通過改變流體的粘性還是高聚物自身的彈性，至今仍未有定論。本論文主要圍繞高聚物在湍流場(chǎng)中是否存在卷曲-伸展突變問題展開，基于

2、設(shè)計(jì)馮卡門渦旋流動(dòng)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)以及分析導(dǎo)師在德國哥廷根馬普所（MPIDS）利用馮卡門渦旋流動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行三維粒子追蹤實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)，最終完成實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，在一個(gè)確定臨界Wic范圍內(nèi)，我們?cè)诟呃字Z數(shù)湍流場(chǎng)中發(fā)現(xiàn)高聚物卷曲-伸展突變現(xiàn)象。
　　本文自主設(shè)計(jì)一套全新的馮卡門渦旋流動(dòng)系統(tǒng)，這也是拉格朗日三維粒子追蹤測(cè)量系統(tǒng)重要組成部分。主要工作包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)部件自主設(shè)計(jì)和相關(guān)配套必備實(shí)驗(yàn)設(shè)備的選購兩部分內(nèi)容。其中，自主設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)部件主

3、要包括具有多功能觀測(cè)的可視透明有機(jī)玻璃腔體，冷卻循環(huán)槽結(jié)構(gòu)，支撐法蘭結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)軸及渦輪結(jié)構(gòu)，擋板結(jié)構(gòu)，支撐架及支撐軸結(jié)構(gòu)；相關(guān)配套必備實(shí)驗(yàn)設(shè)備主要包括交流伺服電機(jī)，恒溫循環(huán)水浴，行星減速器，動(dòng)態(tài)扭矩測(cè)量儀，聯(lián)軸器，機(jī)械密封件，循環(huán)泵，支撐底座。以上工作完成了整個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)研究高聚物與湍流相互作用機(jī)理打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　為了證明湍流場(chǎng)中存在高聚物卷曲-伸展突變現(xiàn)象，通過在均勻各向同性湍流中加入不同鏈長的高