封閉缸體內(nèi)旋轉(zhuǎn)圓盤流動(dòng)研究——流體力學(xué)論文

1、流體力學(xué)論文封閉缸體內(nèi)旋轉(zhuǎn)圓盤流動(dòng)研究 【摘要】： 封閉缸體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)圓盤流動(dòng)(Rotating disks flow)來(lái)源于流體力學(xué),與流體機(jī)械性能密切相關(guān)。本文使用粘性流動(dòng)方程分析求解與實(shí)驗(yàn)測(cè)量相結(jié)合的方法,研究了封閉缸體內(nèi)不同軸向間隙H、不同轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)圓盤附近的流動(dòng)。在對(duì)動(dòng)量方程進(jìn)行量綱分析的過(guò)程中,根據(jù)旋轉(zhuǎn)圓盤流動(dòng)的特點(diǎn),引入“次小量級(jí)”的概念,同時(shí)引進(jìn)次小量vr/v(即徑向速度和周向速度的比值),將柱坐標(biāo)系下不可壓縮定常流動(dòng)的動(dòng)量方程簡(jiǎn)化為常微分方程,給定適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件,分別求出動(dòng)盤附近、核心區(qū)內(nèi)部以及靜盤附近的速度分布,并在此求解過(guò)程中對(duì)旋轉(zhuǎn)圓盤流動(dòng)進(jìn)行分析。在實(shí)驗(yàn)方面,自

2、行設(shè)計(jì)安裝了盤間間隙可調(diào)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)架,使用PIV(Particle Image Velocimetry)測(cè)試方法對(duì)封閉缸體內(nèi)旋轉(zhuǎn)圓盤流場(chǎng)進(jìn)行了測(cè)試。實(shí)驗(yàn)測(cè)量了隙徑比G=H/R范圍在0.03750.6088 ,旋轉(zhuǎn)雷諾數(shù)Re_=R2/范圍在1.6×1051.0×106(其中,R為轉(zhuǎn)盤半徑,為流體動(dòng)力粘性系數(shù))的工況,得到旋轉(zhuǎn)圓盤間隙內(nèi)平均流場(chǎng)的大量可靠數(shù)據(jù),并通過(guò)對(duì)K(即核心區(qū)當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)度與對(duì)應(yīng)的動(dòng)盤轉(zhuǎn)速之比)的分析,歸納了核心區(qū)轉(zhuǎn)動(dòng)的三種模式。通過(guò)對(duì)比,理論求解與實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果相符,進(jìn)而修正得到了關(guān)于v_r, v_, v_z, M等參數(shù)的計(jì)算表達(dá),為工程計(jì)算提供便利?！娟P(guān)鍵詞】：旋

3、轉(zhuǎn)圓盤 封閉缸體 N-S方程 PIV 【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)【學(xué)位級(jí)別】：碩士【學(xué)位授予年份】：2009【作者】：潘冬遠(yuǎn)【索取全文】Q聯(lián)系Q：138113721 Q聯(lián)系Q:139938848【目錄】： · 摘要5-6· Abstract6-10· 第一章 緒論10-22· 1.1 研究的意義和背景10· 1.2 研究的歷史與進(jìn)展10-19· 1.3 旋轉(zhuǎn)圓盤流動(dòng)問(wèn)題的概述19-21· 1.4 本文主要工作及文章結(jié)構(gòu)21-22· 第二章 理論分析與求解22-47· 2.1 描述問(wèn)題的基本方程22-3

4、0· 2.1.1 軸對(duì)稱流動(dòng)的微分方程組22-26· 2.1.2 邊界層及Ekman 層方程組26-28· 2.1.3 積分方程28-30· 2.2 求解問(wèn)題的經(jīng)典方法30-41· 2.2.1 von Kármán 相似性求解30-33· 2.2.2 線性Ekman 層方程求解33-36· 2.2.3 基于動(dòng)量積分修正的求解36-39· 2.2.4 基于Fourier 級(jí)數(shù)與Bessel 函數(shù)表達(dá)的求解39-41· 2.3 基于“次小量”的近似求解41-46· 2.3.1 “

5、次小量級(jí)”概念引入41-42· 2.3.2 控制方程的簡(jiǎn)化與求解42-46· 2.4 本章小結(jié)46-47· 第三章 PIV 實(shí)驗(yàn)研究47-67· 3.1 引言47-48· 3.2 裝置設(shè)計(jì)與安裝48-50· 3.3 PIV 設(shè)備及示蹤粒子50-51· 3.4 測(cè)量方案的選定51-53· 3.5 結(jié)果得出與分析53-66· 3.5.1 數(shù)據(jù)處理53· 3.5.2 數(shù)據(jù)比較53-59· 3.5.3 核心區(qū)K59-64· 3.5.4 速度剪切層64-65· 3.5.5 扭

6、矩曲線65-66· 3.6 本章小結(jié)66-67· 第四章 理論與實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析67-73· 4.1 引言67· 4.2 求解與測(cè)量對(duì)比67-70· 4.2.1 速度曲線比較67-70· 4.2.2 扭矩曲線比較70· 4.3 經(jīng)驗(yàn)公式得出70-71· 4.4 本章小結(jié)71-73· 第五章 結(jié)論73-75· 5.1 本文的主要工作73-74· 5.2 研究?jī)?nèi)容的展望74-75· 參考文獻(xiàn)75-81· 致謝81-82中國(guó)學(xué)術(shù)網(wǎng)提供論文文獻(xiàn)、論文寫作和論文發(fā)表服務(wù) 客服Q聯(lián)系Q: 13811372