可變形邊界流動的動力學(xué)行為實驗研究_.pdf

1、為了探究邊界變形對流場特征的影響，本文分別以槽道流動和圓柱繞流為對象，對可變形邊界內(nèi)、外流動進行了實驗研究。實驗通過對現(xiàn)有設(shè)備的改裝和設(shè)計，研發(fā)了可變形邊界內(nèi)、外流動設(shè)備，針對槽道流動邊界變形模式設(shè)計了兩種不同的非定常（周期）來流和定常來流，基于內(nèi)、外兩種邊界變形運動進行了空間動力學(xué)行為分析，分析包括流場旋渦脫落頻率、時均速度、湍流度、流場能量以及流動顯示和非線性相圖分析，并將兩種可變形邊界流動的數(shù)據(jù)處理結(jié)果進行了對比和分析。揭示了含有

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

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