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内燃机燃烧室流场piv测试中示踪粒子跟随性分析

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大连理工大学学报 2004年第5期44卷 662-665页

作者：梁桂华赵宇大连理工大学内燃机研究所辽宁大连116024

从紊流理论出发,对处于紊流流场中的示踪粒子进行受力分析,根据粒子图像测速(piv)中的实际要求与BBO(Basset-Boussinesq-Oseen)方程的不同,建立了紊流流场中示踪粒子的模型;推导出适应内燃机燃烧室流场piv测试的示踪粒子跟随性计算公式... 详细信息

从紊流理论出发,对处于紊流流场中的示踪粒子进行受力分析,根据粒子图像测速(piv)中的实际要求与BBO(Basset-Boussinesq-Oseen)方程的不同,建立了紊流流场中示踪粒子的模型;推导出适应内燃机燃烧室流场piv测试的示踪粒子跟随性计算公式,得出在该实验条件下,示踪粒子直径小于19.2μm时,piv测试会取得较好结果.

关键词：示踪粒子 piv测试流场紊流推导计算公式直径内燃机燃烧室要求

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一种适应piv测试的新排气系统

内燃机工程 2005年第5期26卷 43-45页

作者：梁桂华刘刚张宏帅张工大连理工大学内燃机研究所大连116024

应用piv技术对在柴油机进行缸内流场测试中,将原排气门座改为拍照用视窗。基于对开设视窗位置的选择和保证柴油机按照配气定时准确运行的考虑,在试验中设计使用了一种新排气控制方法:将准备改动的排气门部位,以排气门杆为中心,水平旋转... 详细信息

应用piv技术对在柴油机进行缸内流场测试中,将原排气门座改为拍照用视窗。基于对开设视窗位置的选择和保证柴油机按照配气定时准确运行的考虑,在试验中设计使用了一种新排气控制方法:将准备改动的排气门部位,以排气门杆为中心,水平旋转180°移至气缸盖外,并配制了相应的支持部件。与此类试验中常用的由电磁阀或弹簧滑块的开闭控制柴油机排气的方法相比,系统完全依照原排气凸轮的规律运行,避免了使用电磁阀或弹簧滑块方法所需要的对排气系统运动规律进行验证的大量试验和计算。

关键词：内燃机柴油机 piv测试视窗排气控制凸轮运动规律

基于piv测试技术的涡轮动叶栅流场可视化研究

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热能动力工程 2014年第4期29卷 361-366,456页

作者：马超葛冰臧述升上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

针对某设计转速为1 500 r/min的涡轮动叶叶栅在780-1 680 r/min之间的4个转速工况,利用干冰作为示踪粒子进行了内流场的piv(粒子图像测速技术)实验研究,获得了动叶叶栅流道中间截面及其下游区域的速度场和涡量场的二维分布并进行了比较... 详细信息

针对某设计转速为1 500 r/min的涡轮动叶叶栅在780-1 680 r/min之间的4个转速工况,利用干冰作为示踪粒子进行了内流场的piv(粒子图像测速技术)实验研究,获得了动叶叶栅流道中间截面及其下游区域的速度场和涡量场的二维分布并进行了比较分析。研究表明:利用piv技术测量的瞬态结果可以很好地捕捉动叶栅尾缘分离涡的形成和发展过程;在所研究的实验工况以内,动叶出口及其下游区域速度随着动叶转速的增大而不断增大,流道内部气流速度随转速增加会出现先增大后减小的特点,叶轮输出功率与流道内部气流速度随转速变化的规律一致;在设计转速工况附近动叶流道的涡量场强度较弱,随着叶轮转速降低,叶栅流道内特别是动叶吸力面下游区域的涡量强度明显增强。

关键词：动叶叶栅 piv测试激光可视化流场分析

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封闭缸体内旋转圆盘流动的piv测试研究

水动力学研究与进展（A辑） 2009年第2期24卷 200-206页

作者：潘冬远王彤张斌杨华上海交通大学动力机械与工程教育部重点实验室上海200240 扬州大学水利学院江苏省水利动力工程重点实验室扬州225009

本文使用piv(Particle Image Velocimetry)测试方法对封闭缸体内的旋转圆盘间流动进行了测量与分析。旋转盘间流场轴向间隙和转速可调,隙径比G的范围在0.0375至0.3750之间,旋转雷诺数ReR范围在1.6×105至1.0×106之间。实验得到了盘间... 详细信息

本文使用piv(Particle Image Velocimetry)测试方法对封闭缸体内的旋转圆盘间流动进行了测量与分析。旋转盘间流场轴向间隙和转速可调,隙径比G的范围在0.0375至0.3750之间,旋转雷诺数ReR范围在1.6×105至1.0×106之间。实验得到了盘间各轴向截面上的平均流动信息。对比***等人(1992)使用热线测量的数据(G=0.08,ReR=1.0×106),核心区内平均周向速度分布规律吻合,但在小半径和大半径处有一定差别。通过讨论了核心区内部周向速度分别与r、ReR、G的关系,得到了封闭缸体内旋转圆盘流动K值和近壁面剪切层厚度的变化规律。

关键词：旋转圆盘流动封闭缸体 piv测试

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大型供水泵站吸水池模型流场piv测试

中国农业大学学报 2002年第4期7卷 100-103页

作者：李连超常近时中国农业大学水利与土木工程学院

针对大型自来水系统使用的供水泵空蚀严重问题 ,结合北京自来水九厂的实际情况 ,按比例制造了吸水池模型 ,采用 piv测量技术测量和分析了该吸水池中水流流态。根据试验结果分析了吸水池设计中来水管和水泵吸入管在布置上不对称 ,以及在... 详细信息

针对大型自来水系统使用的供水泵空蚀严重问题 ,结合北京自来水九厂的实际情况 ,按比例制造了吸水池模型 ,采用 piv测量技术测量和分析了该吸水池中水流流态。根据试验结果分析了吸水池设计中来水管和水泵吸入管在布置上不对称 ,以及在低水位运行时淹没深度过小等问题对水泵空化性能产生的影响。为优化水泵空化性能 ,针对泵站吸水池的设计提出建议 :来水管和水泵吸入管在结构布置上要一一对应 ;

关键词：大型供水泵站吸水池模型流场 piv测试流动测量空化

间冷式冰箱冷冻室内流场的piv测试和计算模拟

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制冷学报 2003年第2期24卷 32-36页

作者：俞炳丰费继友孟祥兆赵蕊周艳蕊西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

冰箱内温度分布是间冷式冰箱结构优化设计的主要评价指标 ,而温度分布与流场紧密相关。在国内首次应用piv技术测量了间冷式冰箱冷冻室内部流场 ,采用K -ε紊流模型进行了计算模拟 ,通过与测量结果的比较 ,验证了数学模型的正确性。

关键词：间冷式冰箱冷冻室流场 piv测试计算模拟 K-ε模型

离心泵内流场三维湍流数值模拟与piv测试研究

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离心泵内流场三维湍流数值模拟与PIV测试研究

作者：连松锦扬州大学

学位级别：硕士

由于采用长短叶片相间设计的复合式叶轮能够避免叶片进口排挤、有效阻止涡流及脱流的产生和发展及改善叶轮流道的扩散状况,使其具有流量小、扬程高、高效、小流量稳定等性能指标,同时具有结构紧凑、维修方便等特点。目前,具有长短叶片... 详细信息

由于采用长短叶片相间设计的复合式叶轮能够避免叶片进口排挤、有效阻止涡流及脱流的产生和发展及改善叶轮流道的扩散状况,使其具有流量小、扬程高、高效、小流量稳定等性能指标,同时具有结构紧凑、维修方便等特点。目前,具有长短叶片的复合式叶轮已广泛应用于石化、轻工及航空航天等领域。不同的短叶片设置方案对离心泵性能有不同的影响,故有必要从离心叶轮内特性出发来研究分析短叶片不同设置方案对泵外特性的影响。本文采用三维湍流数值模拟方法对三种不同短叶片设置方案的叶轮内流场进行研究,同时利用粒子图像速度仪(piv)测试了其中两副叶轮的内流场,分析得出了长短叶片离心叶轮内部流动参数的分布规律;本文最后在前人研究的基础上,设计了三副低比转速高速离心泵,利用ANSYS CFX软件计算了其全流道的三维定常湍流流动;研究结果对长短叶片离心叶轮的进一步优化设计有一定的参考价值。本文的主要工作有： 1、结合AutoCAD与Pro/ENGINEER软件对叶轮及蜗壳进行三维实体造型,采用ICEM-CFD软件对叶轮及蜗壳进行结构化网格剖分;2、基于雷诺时均Navier-Stockes方程和标准k-ε双方程湍流模型,利用CFD软件(ANSYS CFX11.0)对三副长短叶片离心叶轮在七种不同流量工况进行全流道定常数值模拟,捕捉了叶轮内部相对速度、静压等重要流动参数的分布规律,并进行对比分析;3、应用粒子图像速度仪(piv)对2副长短叶片离心叶轮的同一个叶槽在五种流量工况下的内流场进行测试研究,分析得到了叶轮中间断面的相对速度矢量图和等值线图,并对比分析不同叶轮内部相对速度分布状况;4、对比分析了数值模拟结果和piv测试结果,分析了两者之间存在差异的原因;5、介绍了低比转速高速离心泵的设计理论,设计了三副短叶片起始直径不同的复合叶轮及蜗壳,采用非结构化网格对高速离心泵进行整机网格剖分,数值模拟计算了五种流量工况下的内流场,对比分析了叶轮内部的静压场及相对速度场,分析了短叶片起始直径不同对内部流动的影响。

关键词：长短叶片三维数值模拟 piv测试内流场高速泵

长短叶片离心泵三维湍流数值模拟与piv测试研究

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长短叶片离心泵三维湍流数值模拟与PIV测试研究

作者：潘光星扬州大学

学位级别：硕士

低比转数离心泵在石油化工、航空航天等领域有广泛的应用,其特点是扬程高、流量小。按传统设计方法,低比转速离心泵常会出现效率低、扬程-流量曲线易出现驼峰、大流量易过载等问题。长短叶片是解决上述问题有效途径之一。本文采用数值... 详细信息

低比转数离心泵在石油化工、航空航天等领域有广泛的应用,其特点是扬程高、流量小。按传统设计方法,低比转速离心泵常会出现效率低、扬程-流量曲线易出现驼峰、大流量易过载等问题。长短叶片是解决上述问题有效途径之一。本文采用数值计算与piv相结合的研究方法,对分流短叶片的不同偏置位置、设计工况与非设计工况等情况下的离心泵内部真实流动特性进行了较为深入的研究,初步分析得出长短叶片离心泵叶轮内的三维湍流流动规律。研究的具体内容包括:1、为研究分流短叶片偏置对离心泵叶轮内部流场的影响,采用加大流量与速度系数相结合的方法设计了3副长短叶片离心泵叶轮。3副叶轮的长叶片骨线线型为单圆弧圆柱型,每副叶轮的长叶片型线相同。短叶片与长叶片间隔布置,其骨线线型为单圆弧圆柱型,每只短叶片进口均位于同一圆周上,且出口角与长叶片出口角相等。在偏置上,短叶片均适当向长叶片的吸力面偏置,短叶片进口偏置角和短叶片出口偏置角分别取0°、5°和10°三种水平组合。2、采用Pro/E对矩形蜗壳进行三维造型;利用AutoCAD与Gambit相结合的方法对长短离心叶轮进行三维实体造型;基于结构化网格对蜗壳与叶轮分别进行剖分。3、基于整机数值模拟,对3副长短叶片的离心泵进行了三维湍流数值模拟研究。计算中,首先将笛卡尔坐标系下的N-S方程转化为任意曲线坐标系下的控制方程,并进行有限体积离散;采用了标准的k ?ε湍流模型进行方程封闭;近壁面湍流处理采用了标准壁面函数法;应用SIMPLEC算法,建立压力和速度迭代校正方程使动量方程和连续性方程耦合;采用了多重参考坐标系处理旋转叶轮与蜗壳动静耦合交界面。湍流数值计算得出了分流短叶片的不同偏置位置、设计工况与非设计工况下离心泵叶轮内的压力分布、速度分布,并预测了泵的外特性参数。对比分析了3副长短叶片叶轮的速度场和压力场的特征,初步得出了长短叶片离心泵叶轮内湍流的速度和压力分布规律,提出了短叶片合理偏置方案。4、应用现代激光测试技术(粒子图像速度仪2D-piv)对3副长短叶片离心泵叶轮的一个叶槽在设计工况、大流量和小流量工况下的内流场进行测量研究,测得粒子散点图,分析得到了叶轮内相对速度矢量图以及出口处相对速度、切向速度和径向速度在出口处沿弧长的变化规律。对比分析了数值模拟结果和piv测试结果表明,计算和实验结果总体趋势基本吻合,但数值上仍存在一定的偏离,文中分析了实验与计算结果存在差别的原因。

关键词：长短叶片离心泵数值计算 piv测试

混流式水轮机转轮内部流动的数值模拟及piv测试探究

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混流式水轮机转轮内部流动的数值模拟及PIV测试探究

作者：柯强西华大学

学位级别：硕士

近年,我国水轮机设计制造水平大力提高,目前已步入世界先进水平行列。但水轮机水力设计水平与国际水平还有一定的差距,尤其是在转轮的能量特性和空化性能方面。混流式水轮机是目前应用最广泛的一种水轮机型式,开展混流式水轮机转轮内部... 详细信息

近年,我国水轮机设计制造水平大力提高,目前已步入世界先进水平行列。但水轮机水力设计水平与国际水平还有一定的差距,尤其是在转轮的能量特性和空化性能方面。混流式水轮机是目前应用最广泛的一种水轮机型式,开展混流式水轮机转轮内部涡流以及转轮内空化的研究对水轮机的水力优化设计具有较大的指导作用。本文以一混流式水轮机作为研究对象,建模完成后对其进行全流道数值模拟及试验分析。首先,对7个工况下的内部流动进行了数值模拟,主要研究叶道涡;再采用空化模型,研究转轮内部空化;同时,应用piv测试技术对水轮机转轮叶道涡进行观测试验,尝试将该技术应用于转轮内流速测试,探索可行的测试途径。本研究具体内容如下:(1)基于所选的水轮机,建立三维几何模型,划分质量合格的网格。将各过流部件网格导入ANSYS中进行前处理,划定域、设定边界条件、交界面,以及计算精度。对水轮机的全流道进行数值模拟计算。(2)对大开度、小开度工况下进行了叶道涡数值模拟,分别对同开度、不同单位转速以及同单位转速、不同开度条件下转轮内部叶道涡进行了比较。(3)对大开度、小开度工况下进行了空化的数值模拟,分别对同开度、不同单位转速以及同单位转速、不同开度条件下转轮内部空化情况进行了比较。(4)在水轮机试验台上尝试搭建piv测速装置,针对转轮内部流态进行测试,观测转轮内叶道涡,并通过图片数据处理,得出水轮机转轮内部水流的流线、速度矢量等数据。

关键词：混流式水轮机叶道涡空化数值模拟 piv测试