三角槽和凹槽通道內(nèi)層流脈動(dòng)流動(dòng)的PIV實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、截面呈周期性變化的通道在緊湊式換熱器，微電子系統(tǒng)以及生物工程等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。當(dāng)此類通道中流體處于低雷諾數(shù)層流流動(dòng)時(shí)，由于流體的粘性力占主導(dǎo)作用，流體的摻混效果差，因而傳熱能力低。對(duì)截面呈周期性變化通道內(nèi)的層流流動(dòng)施加脈動(dòng)擾動(dòng)則可以有效地強(qiáng)化換熱。研究表明，脈動(dòng)流場(chǎng)中由漩渦引起的流體的摻混增強(qiáng)是傳熱強(qiáng)化的關(guān)鍵因素。因此研究層流脈動(dòng)流場(chǎng)，分析流體的摻混具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文利用PIV技術(shù)（粒子圖像測(cè)速技術(shù)）對(duì)截面

2、呈周期性變化的通道（三角槽和凹槽）的流場(chǎng)分別進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。獲取了在不同的脈動(dòng)頻率f(0.27Hz、0.52Hz、0.77Hz)，不同幾何參數(shù)即槽深a（6mm、9mm、12mm）和槽寬l（12mm、18mm、24mm）時(shí)的通道內(nèi)的層流脈動(dòng)流動(dòng)的瞬時(shí)速度場(chǎng)，分析了流動(dòng)特性即漩渦的特性參數(shù)，并將PIV實(shí)驗(yàn)與傳熱實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較，從流體摻混的角度分析了強(qiáng)化換熱機(jī)理。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在三角槽和凹槽通道中，流體的脈動(dòng)會(huì)引起漩渦的大小、轉(zhuǎn)速

3、和中心位置的周期性變化。當(dāng)流動(dòng)加速時(shí)，漩渦在槽道的背風(fēng)面靠近主流處形成，隨后被推進(jìn)槽內(nèi)旋轉(zhuǎn)、成長(zhǎng);當(dāng)流動(dòng)減速時(shí)，漩渦卷吸相對(duì)慢速的主流進(jìn)行膨脹，促進(jìn)槽內(nèi)流體和主流之間的摻混。此外，在三角槽中脈動(dòng)流場(chǎng)中的漩渦演變過(guò)程可以分為漩渦的形成、成長(zhǎng)、膨脹和被主流推向下游;而在凹槽通道中漩渦形成、成長(zhǎng)、膨脹后最終消失于凹槽槽道內(nèi)部。
　　脈動(dòng)頻率對(duì)三角槽和凹槽內(nèi)流體摻混的影響的變化趨勢(shì)相同，隨著脈動(dòng)頻率的增加，摻混效果先增強(qiáng)后減弱，f=0.5