高雷諾數三維頂蓋驅動方腔流實驗研究.pdf

1、方腔流作為驗證數值模擬計算效率和計算準確度的標準算例和衡量準則，受到了各領域學者的廣泛研究。然而，方腔水流的三維實驗研究由于實驗設備和可視化技術的限制，方腔雷諾數只能達到一個值，不能滿足數值模擬技術的高速發(fā)展。如何為高雷諾數條件下方腔水流數值模型提供驗證數據成為亟待解決的問題。本文對高雷諾數頂蓋驅動方腔流進行了實驗研究，對高雷諾數方腔內部流場進行了分析，并根據實驗數據推求得到大渦模擬的Smagorinsky常數取值。主要研究內容和結論如

2、下：
　?。?）使用粒子圖像測速技術（Particle Image Velocimetry, PIV）測得方腔剖面流場數據，對數據進行分析和處理，得到不同雷諾數中性面流場、流線和速度剖面。對方腔水流動力特性進行分析，結果表明在雷諾數為一個區(qū)間，流場邊界層的變化仍符合隨著雷諾數的增大而變薄的趨勢。
　　（2）分析了下游次級渦旋（Downstream Secondary Eddy, DSE）和上游次級渦旋（Upstream Se

3、condary Eddy, USE）隨著雷諾數的變化情況，對已有的DSE大小隨雷諾數的變化曲線進行延伸，補充了高雷諾數條件下DSE和USE大小和雷諾數的關系曲線。結果顯示在雷諾數范圍內，隨著雷諾數的增大，次級渦旋區(qū)域逐漸縮小，到雷諾數為一個值時基本消失。
　?。?）根據量綱分析和大渦PIV求解紊流耗散率的方法公式聯立，求得大渦模擬Smagorinsky常數在方腔中的分布。結果表明Smagorinsky常數從邊壁到中心處從零開始增大