可變形邊界流動(dòng)的動(dòng)力學(xué)行為實(shí)驗(yàn)研究_.pdf

1、為了探究邊界變形對(duì)流場(chǎng)特征的影響，本文分別以槽道流動(dòng)和圓柱繞流為對(duì)象，對(duì)可變形邊界內(nèi)、外流動(dòng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)現(xiàn)有設(shè)備的改裝和設(shè)計(jì)，研發(fā)了可變形邊界內(nèi)、外流動(dòng)設(shè)備，針對(duì)槽道流動(dòng)邊界變形模式設(shè)計(jì)了兩種不同的非定常（周期）來(lái)流和定常來(lái)流，基于內(nèi)、外兩種邊界變形運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了空間動(dòng)力學(xué)行為分析，分析包括流場(chǎng)旋渦脫落頻率、時(shí)均速度、湍流度、流場(chǎng)能量以及流動(dòng)顯示和非線性相圖分析，并將兩種可變形邊界流動(dòng)的數(shù)據(jù)處理結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比和分析。揭示了含有

2、可變形邊界流動(dòng)的動(dòng)力學(xué)行為，以及邊界變形特征同流動(dòng)特征之間的關(guān)系，同時(shí)亦將為相關(guān)理論及數(shù)值研究提供可靠的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　　結(jié)果表明，在可變形邊界內(nèi)流中，槽道流動(dòng)的邊界變形能夠?qū)崿F(xiàn)控制槽道內(nèi)流場(chǎng)中旋渦脫落的頻率，另外在同一流場(chǎng)剖面下頻率的倍頻關(guān)系不會(huì)隨速度和空間位置發(fā)生改變。當(dāng)在低速區(qū)時(shí)，隨邊界變形頻率的增加，流場(chǎng)的時(shí)均速度呈現(xiàn)漸增和平穩(wěn)的現(xiàn)象，而在中高速區(qū)時(shí)，流場(chǎng)的時(shí)均速度呈現(xiàn)緩慢衰減和趨于平穩(wěn)趨勢(shì)。在非定常來(lái)流Re=13906和R

3、e=19262與定常來(lái)流Re=12051和Re=16693時(shí)，發(fā)現(xiàn)有湍流度抑制現(xiàn)象，給出了抑制流場(chǎng)能量的相關(guān)參數(shù)范圍，并發(fā)現(xiàn)在定常來(lái)流下出現(xiàn)二次渦現(xiàn)象。得到了兩種來(lái)流下三維相軌跡演化過(guò)程，并發(fā)現(xiàn)在奇異極限環(huán)中“節(jié)”的尺度由亞諧波強(qiáng)度控制。
　　在可變形邊界外流中，圓柱繞流的邊界變形會(huì)抑制卡門(mén)渦街的頻率，抑制能力隨雷諾數(shù)增加而變強(qiáng)。隨邊界變形頻率的增加，時(shí)均速度減小，湍流度增加。定義了卡門(mén)渦街受影響區(qū)域，計(jì)算了在Re=125，153