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吹吸扰动对壁湍流边界层摩擦阻力的影响

航空动力学报 2009年第10期24卷 2163-2168页

作者：王玉春姜楠夏振炎田砚天津大学机械工程学院力学系天津30007 天津市现代工程力学重点实验室天津300072

对风洞中平板湍流边界层施加局部周期性吹吸扰动,并用IFA-300热线风速仪测量了其近壁区域不同法向位置瞬时速度的时间序列信号.利用湍流边界层对数律平均速度剖面,计算湍流的壁面摩擦阻力.对平板湍流脉动速度信号用子波分析进行多尺度分... 详细信息

对风洞中平板湍流边界层施加局部周期性吹吸扰动,并用IFA-300热线风速仪测量了其近壁区域不同法向位置瞬时速度的时间序列信号.利用湍流边界层对数律平均速度剖面,计算湍流的壁面摩擦阻力.对平板湍流脉动速度信号用子波分析进行多尺度分解,通过条件采样以及相位平均的方法获得不同尺度下的相干结构波形和能量分布,来研究吹吸扰动对平板湍流边界层的摩擦阻力的影响.结果表明,扰动使得窄缝附近流动阻力增加,而下游区域流动阻力减小.

关键词：吹吸扰动摩擦阻力湍流边界层相干结构子波分析

基于小波及Hilbert-Huang变换提取壁湍流相干结构

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天津大学学报 2012年第4期45卷 373-378页

作者：夏振炎靳秀青姜楠天津大学力学系天津300072 天津市现代工程力学重点实验室天津300072

为了研究壁湍流中的相干结构,在直流抽吸式低(变)湍流度风洞的实验段中,应用恒温热线风速仪IFA-300精确测量平板湍流边界层不同法向位置的流向速度信号.分析壁湍流脉动速度的概率密度分布,并与高斯分布比较,验证了壁湍流中相干结构引起... 详细信息

为了研究壁湍流中的相干结构,在直流抽吸式低(变)湍流度风洞的实验段中,应用恒温热线风速仪IFA-300精确测量平板湍流边界层不同法向位置的流向速度信号.分析壁湍流脉动速度的概率密度分布,并与高斯分布比较,验证了壁湍流中相干结构引起的猝发现象的统计规律.提出了一种利用小波变换和Hilbert-Huang(HHT)变换相结合来提取相干结构的方法.对壁湍流脉动速度进行HHT变换,通过变换后各模态的能量分析,分离出主要含能模态对应的相干结构.利用小波重构法继续提取未分离的小尺度相干结构.对剩余湍流信号进行概率统计,并比较提取的全部相干结构与原始湍流信号的波形和HHT边际谱,验证了湍流信号既包含非随机的相干结构信号也包含随机的非相干信号.

关键词： Hilbert-Huang变换(HHT) 小波变换壁湍流相干结构间歇性

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低流量微管末端液滴形成及破碎的数值模拟

化工学报 2011年第6期62卷 1502-1508页

作者：贺丽萍夏振炎姜楠天津大学力学系天津300072 天津市现代工程力学重点实验室天津300072

采用数值模拟的方法,对在重力作用下微管末端液滴缓慢形成及脱落的动力学过程进行分析和研究。采用有限体积法在轴对称坐标系下求解液滴形成与破碎过程的Navier-Stokes方程,采用VOF(volume of fluid)方法以及基于PLIC(piecewise-linear ... 详细信息

采用数值模拟的方法,对在重力作用下微管末端液滴缓慢形成及脱落的动力学过程进行分析和研究。采用有限体积法在轴对称坐标系下求解液滴形成与破碎过程的Navier-Stokes方程,采用VOF(volume of fluid)方法以及基于PLIC(piecewise-linear interface construction)的几何重构方法追踪液滴运动过程的自由表面,捕捉气液界面的演化过程。分析了量纲1液滴最小颈宽以及量纲1液滴高度等相关特征量随相对时间的变化规律,并与实验结果进行了比较。分析了液滴形貌与液滴轴心线上流向速度的变化以及液滴内部涡环形成与湮灭的关系。通过研究轴心线上压力随时间的变化,分析了压力与液滴颈部位置及断裂位置的关系。

关键词：液滴形成液滴破碎 VOF方法数值模拟

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幂律流体撞击射流破碎机理的实验

航空动力学报 2015年第7期30卷 1752-1758页

作者：李建军夏振炎田砚天津大学机械工程学院天津300072

通过自行研制的撞击射流系统,采用高速摄像技术,对4种不同卡波姆质量分数剪切变稀的卡波姆凝胶非牛顿幂律流体在不同射流条件下撞击液膜的破碎模式、喷雾锥角、破碎长度进行实验与分析.结果表明:不同流变特性的幂律流体出现的破碎模式不... 详细信息

通过自行研制的撞击射流系统,采用高速摄像技术,对4种不同卡波姆质量分数剪切变稀的卡波姆凝胶非牛顿幂律流体在不同射流条件下撞击液膜的破碎模式、喷雾锥角、破碎长度进行实验与分析.结果表明:不同流变特性的幂律流体出现的破碎模式不同,黏度越高,破碎模式越复杂;4种卡波姆凝胶在韦伯数为8 000左右时,达到完全发展模式,并在韦伯数为8 000左右时表现出相似的破碎特性;随着韦伯数的增大,喷雾锥角逐渐增大并趋于稳定,稳定值小于撞击角度,当卡波姆质量分数增大时,最大喷雾锥角逐渐减小,最终收敛于60°;随着韦伯数的增大,4种卡波姆凝胶的破碎长度先小幅变大然后减小,理论结果与实验结果整体趋势相似.

关键词：破碎机理幂律流体撞击射流破碎模式喷雾锥角破碎长度

幂律型非牛顿流体液膜破碎的实验研究(英文)

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Chinese Journal of Chemical Engineering 2015年第9期23卷 1429-1439页

作者：许利星夏振炎张蒙正杜青白富强 Department of Mechanics Tianjin University Xi'an Aerospace Propulsion Institute State Key Laboratory of Engines Tianjin University

On account of limited knowledge of the breakup of power law liquid film, the process of its disintegration and atomization was studied by using a planar liquid film. A linear stability analysis was adopted to predict the breakup characteristics of the power law film. The predicting formulas of stripping breakup length and diameter of ligament were put forward presently. Through high-speed photography and laser light sheet illumination,different breakup characteristics of flat power law film under different conditions were derived. The characteristic dimension of breakup regimes were defined and extracted. The effects of several parameters(injection pressure,ambient pressure, nozzle structure and fluid property) on the stripping breakup length and spray angle were investigated. The results revealed that increasing both the velocity of liquid film and the ambient pressure facilitated the breakup of film, reduced the stripping breakup length and enlarged the spray angle in different extents. The comparison between theoretical and experimental results was conducted to validate the feasibility of the linear stability theory.

关键词：幂律液体膜破裂实验线性稳定性理论二维破裂长度预测公式破碎特性

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海洋石油平台火炬辐射及水幕隔热特征分析

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2014年第9期47卷 790-795页

作者：刘欣张龙夏振炎焦魁杜青天津大学内燃机研究所天津300072 天津大学机械工程学院天津300072 天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072

基于海洋石油平台系统特征,比较分析了火炬系统的两种热辐射模型,建立了适用于水幕系统的两通量隔热模型.通过实验数据对比,验证了模型的适用性.结果表明,Thornton辐射模型比API RP 521标准中的方法更为合理;雾场特性参数对水幕系统的... 详细信息

基于海洋石油平台系统特征,比较分析了火炬系统的两种热辐射模型,建立了适用于水幕系统的两通量隔热模型.通过实验数据对比,验证了模型的适用性.结果表明,Thornton辐射模型比API RP 521标准中的方法更为合理;雾场特性参数对水幕系统的隔热效果有着很大的影响,水幕透射率随着液滴出口压力的增大而逐渐减小,但影响幅度逐渐减少.基于该模型所得到的实际海洋石油平台的火炬辐射水幕隔热系统的设计证明了该模型具有较好的合理性及较强的工程适用性.

关键词：火炬系统热辐射模型透射率隔热模型水幕系统

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吹吸扰动对壁湍流相干结构的影响

力学学报 2006年第6期38卷 741-748页

作者：夏振炎姜楠王振东舒玮天津大学力学系天津300072

采用热线风速仪测量受吹吸扰动的壁湍流边界层的流向速度,用傅里叶变换和子波变换研究吹吸扰动对壁湍流能谱的影响,结果显示施加的低频扰动使边界层内层大尺度结构的能量减少,小尺度结构的能量有所增强,远离壁面时扰动强度逐步衰减直到... 详细信息

采用热线风速仪测量受吹吸扰动的壁湍流边界层的流向速度,用傅里叶变换和子波变换研究吹吸扰动对壁湍流能谱的影响,结果显示施加的低频扰动使边界层内层大尺度结构的能量减少,小尺度结构的能量有所增强,远离壁面时扰动强度逐步衰减直到在外层中消失；通过VITA法和子波变换法检测猝发事件,表明该扰动降低了猝发强度,使猝发周期延长,条件平均速度波形的幅值降低、持续时间变短,说明扰动明显抑制了相干结构的猝发过程,利用子波变换可以实现湍谱分析,能有效检测猝发中的湍流结构,是一种客观的分析工具。

关键词：壁湍流吹吸扰动湍谱猝发事件条件平均子波变换相干结构

沟槽壁湍流减阻机理的氢气泡流动显示及数字图像分析

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天津大学学报 2009年第9期42卷 839-844页

作者：常跃峰姜楠夏振炎田砚天津大学机械工程学院天津300072 山东工商学院管理科学与工程学院烟台264005 天津市现代工程力学重点实验室天津300072

应用氢气泡流动显示和数字图像处理技术,对微型沟槽壁面平板湍流边界层的减阻机理进行了实验研究.对开口循环水槽中沟槽壁面及光滑平板壁面湍流边界层近壁区高低速条带流动结构及其猝发现象进行了氢气泡流动显示,应用"帧间比较"定量分... 详细信息

应用氢气泡流动显示和数字图像处理技术,对微型沟槽壁面平板湍流边界层的减阻机理进行了实验研究.对开口循环水槽中沟槽壁面及光滑平板壁面湍流边界层近壁区高低速条带流动结构及其猝发现象进行了氢气泡流动显示,应用"帧间比较"定量分析方法,获得了水平平面内流向脉动速度、展向脉动速度的平面分布,并对沟槽壁面和平板壁面近壁面区域湍流相干结构的氢气泡流动显示图像进行了比较分析,根据流向脉动速度、展向脉动速度的平面分布分析了沟槽壁面及光滑平板壁面湍流边界层近壁区高低速条带结构的展向尺度特征,从壁湍流相干结构控制的角度研究了沟槽壁面平板湍流边界层的减阻机理.

关键词：壁湍流沟槽壁面减阻相干结构流动控制流动显示

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湍射流的三维LDV测量

流体力学实验与测量 2002年第2期16卷 72-77页

作者：夏振炎姜楠等天津大学力学系天津300072

对于湍射流下游(即喷口距离大于50倍直径处)的平均速度、脉动速度等流场性质的实验研究较多,而关于射流上游(喷口距离6倍直径内)的实验数据较少。为了测量低速湍射流的平均速度和脉动速度等流场性质,本文利用三维激光多普勒测速系统(3DL... 详细信息

对于湍射流下游(即喷口距离大于50倍直径处)的平均速度、脉动速度等流场性质的实验研究较多,而关于射流上游(喷口距离6倍直径内)的实验数据较少。为了测量低速湍射流的平均速度和脉动速度等流场性质,本文利用三维激光多普勒测速系统(3DLDV)对直径21mm的射流进行了湍流测量和流场分析,引入频移技术来确定速度的方向,因所用系统测量的三个速度分量彼此并不相互垂直,故进行了相应坐标变换,同时对测量系统装置和测量基本原理及实验方法进行了介绍,给出了流场脉动速度和湍流度等的实验结果。结果表明低速近喷口处湍射流的三个脉动速度分量、平均流速、射流宽度、雷诺应力等均呈规律性变化。

关键词：湍射流三维LDV测量流体速度非接触测量激光多谱勒测速仪脉动速度湍流强度