基于PIV技术分析颗粒在湍流边界层中的行为

• 作者: 孙姣 范赢 轩瑞祥 陈文义 高天达
• 来源期刊: 力学学报
• 学科: 物理学
• 关键词: 两相流 粒子图像测速 湍流边界层 空间多尺度局部平均涡量 顺向涡
• 年，卷（期）: 2019,（1）
• 所属期刊栏目: 流体力学
• 页码范围: 103-110
• 页数: 8页
• 分类号: O357.5+2
• 字数: 5016字
• 语种: 中文
• DOI: 10.6052/0459-1879-18-211

摘要

采用粒子图像测速技术(particle image velocimetry,PIV)在平板湍流边界层内开展实验研究,对比颗粒相及单相液体的平均速度剖面、湍流强度、雷诺应力等湍流统计量,分析颗粒在湍流边界层中的行为.利用空间多尺度局部平均涡量的概念提取壁湍流发卡涡展向涡头(顺向涡)并统计其数量规律,得到不同法向位置处顺向涡周围流向脉动速度及流线的空间拓扑结构,比较分析顺向涡发展程度及周围的湍流相干结构.结果发现:与清水工况相比,颗粒相湍流边界层的缓冲层变薄、对数律区下移,湍流强度得到增强,雷诺应力在对数律区有所增大;颗粒的流向脉动速度在展向涡周围的分布与清水工况不同,颗粒能够被流体展向涡周围的猝发过程有效传递;颗粒相的顺向涡涡核较大,且随着法向位置的升高逐渐发展完整,涡和条带在流向上拉伸得更长;同时发现在两种工况下,顺向涡的左下方始终存在一个逆向涡,颗粒相逆向涡的形成弱于单相流体;两种工况下的顺向涡数量均随着法向位置的升高而减少,最后逐渐趋于稳定.