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《后臺階及方形鈍體繞流湍流場數(shù)值模擬及piv實驗的研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、國內(nèi)圖書分類號：TB61+1學校代碼：10213國際圖書分類號：532密級：公開工學碩士學位論文后臺階及方形鈍體繞流湍流場數(shù)值模擬及PIV實驗研究碩士研究生：郝儷娟導(dǎo)師：伍悅濱教授申請學位：工學碩士學科：流體力學所在單位：市政環(huán)境工程學院答辯日期：2012年7月授予學位單位：哈爾濱工業(yè)大學ClassifiedIndex:TB61+1U.D.C:532DissertationfortheMastersDegreeinEngineeringNUMERICALSIMULATIONANDPIVEXPERIMENTALRESEARCHOVERABACKWARD-FACIN
2、GSTEPANDASQUARECYLINDERCandidate：HaoLijuanSupervisor：Prof.WuYuebinAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：FluidHydraulicsAffiliation：SchoolofMunicipal&EnvironmentalEngineeringDateofDefence：July,2012Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論
3、文摘要分離再附流動是工程實際中一種非常普遍的流動現(xiàn)象，其中，以后臺階及方塊鈍體繞流為這種流動的典型代表。在放置有液壓閥門的流道中、高層建筑物周圍風場、橋梁的風載計算以及電路板的強制換熱等常見的流動現(xiàn)象中均可以得到體現(xiàn)。因此對于后臺階及方形鈍體繞流的研究具有著重要的實際意義。本文在相應(yīng)的理論基礎(chǔ)上，利用實驗和數(shù)值模擬手段對其展開了一系列研究工作。首先利用PIV粒子測速系統(tǒng)測量了實驗裝置來流斷面的速度分布、速度的脈動特性以及邊界層的相關(guān)參數(shù)。從測量結(jié)果可以看出，三個不同高度上的流向速度展向分布平均，中心流線上速度的湍流度基本小于6%，此結(jié)果驗證了PIV對后臺階及方形
4、鈍體實驗臺二維測量的可行性。在此基礎(chǔ)上對不同來流速度下的后臺階及方形鈍體繞流流場的細節(jié)進行實驗測量，并對實驗結(jié)果進行后處理，得到了相應(yīng)的時均參數(shù)，獲得了各工況下的再附點位置。本文中六個工況均處在湍流狀態(tài)，附著點長度與Re無關(guān)，基本保持在某一范圍內(nèi)浮動。測量得到的再附點長度與國內(nèi)外學者利用不同手段得到的結(jié)果基本一致。采用統(tǒng)計分析的方法對測量數(shù)據(jù)進行整理，得到了渦量場、流向和法向速度分量脈動場、雷諾應(yīng)力場的分布。從量化角度分析了流動能量的傳遞、耗散的過程。從結(jié)果中得到，剪切層在X/H>2.0的區(qū)域保持一定的厚度，說明在該區(qū)域內(nèi)發(fā)生了強烈的非穩(wěn)態(tài)混合現(xiàn)象。并且脈動的高
5、強度區(qū)域主要集中在沿臺階前緣發(fā)展的流線附近，這個區(qū)域是整個流場中活動最激烈的部分。采用大渦模擬與雷諾平均方法中的標準k-ε模型分別對后臺階及方形鈍體繞流流場進行了非定常和定常的數(shù)值模擬，對流場中的速度分布、渦的形成進行了測量與顯示。選取工況6的實驗數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬結(jié)果進行對比分析得出：大渦模擬方法對分離區(qū)域渦結(jié)構(gòu)的計算結(jié)果比較精細，能夠完全描述出旋渦的整個發(fā)展過程，而標準k-ε模型得到的結(jié)果卻無法體現(xiàn)這一點。并且由三種方法得到的再附點位置的結(jié)果看出，大渦模擬計算的結(jié)果與實驗結(jié)果更為接近。從這兩方面就可體現(xiàn)大渦模擬在計算渦結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)越性。此外對不同截面處雷諾平均-
6、u’v’與湍動能k的大小進行對比分析，結(jié)果顯示大渦模擬計算的結(jié)果與實驗結(jié)果吻合性較好，可以證明利用大渦模擬方法對后臺階及方形鈍體繞流流場進行二維計算的結(jié)果具有很高的可信度。論文的研究結(jié)果加深了對二維分離流流動特性的了解，并為湍流數(shù)值模擬提供標模驗證平臺。關(guān)鍵詞：后臺階及方形鈍體；分離再附流動；PIV測速技術(shù)；大渦模擬-I-哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文AbstractTheseparationandreattachmentofturbulentflowisacommonphenomenoninengineeringpractice.Theflowacrossab
7、ackward-facingstepandsquarecylinderaretypicalcasestudiesthatdemonstratethisphenomenon.Inengineeringpractice,flowseparationandreattachmentisalsoevidentinhydraulicvalvesplacedinpipelines,thewindflowfieldaroundbridgesandhigh-risebuildingsandinheatexchangers.Therefore,thestudyofflowacros
8、sabackward-f
