封闭缸体内旋转圆盘流动研究——流体力学论文

1、流体力学论文封闭缸体内旋转圆盘流动研究 【摘要】： 封闭缸体内的旋转圆盘流动(Rotating disks flow)来源于流体力学,与流体机械性能密切相关。本文使用粘性流动方程分析求解与实验测量相结合的方法,研究了封闭缸体内不同轴向间隙H、不同转速的旋转圆盘附近的流动。在对动量方程进行量纲分析的过程中,根据旋转圆盘流动的特点,引入“次小量级”的概念,同时引进次小量vr/v(即径向速度和周向速度的比值),将柱坐标系下不可压缩定常流动的动量方程简化为常微分方程,给定适当的边界条件,分别求出动盘附近、核心区内部以及静盘附近的速度分布,并在此求解过程中对旋转圆盘流动进行分析。在实验方面,自

2、行设计安装了盘间间隙可调的实验台架,使用PIV(Particle Image Velocimetry)测试方法对封闭缸体内旋转圆盘流场进行了测试。实验测量了隙径比G=H/R范围在0.03750.6088 ,旋转雷诺数Re_=R2/范围在1.6×1051.0×106(其中,R为转盘半径,为流体动力粘性系数)的工况,得到旋转圆盘间隙内平均流场的大量可靠数据,并通过对K(即核心区当地转度与对应的动盘转速之比)的分析,归纳了核心区转动的三种模式。通过对比,理论求解与实验测量结果相符,进而修正得到了关于v_r, v_, v_z, M等参数的计算表达,为工程计算提供便利。【关键词】：旋

3、转圆盘 封闭缸体 N-S方程 PIV 【学位授予单位】：上海交通大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2009【作者】：潘冬远【索取全文】Q联系Q：138113721 Q联系Q:139938848【目录】： · 摘要5-6· Abstract6-10· 第一章 绪论10-22· 1.1 研究的意义和背景10· 1.2 研究的历史与进展10-19· 1.3 旋转圆盘流动问题的概述19-21· 1.4 本文主要工作及文章结构21-22· 第二章 理论分析与求解22-47· 2.1 描述问题的基本方程22-3

4、0· 轴对称流动的微分方程组22-26· 边界层及Ekman 层方程组26-28· 积分方程28-30· 2.2 求解问题的经典方法30-41· von Kármán 相似性求解30-33· 线性Ekman 层方程求解33-36· 基于动量积分修正的求解36-39· 基于Fourier 级数与Bessel 函数表达的求解39-41· 2.3 基于“次小量”的近似求解41-46· “次小量级”概念引入41-42· 控制方程的简化与求解42-46· 2.4 本

5、章小结46-47· 第三章 PIV 实验研究47-67· 3.1 引言47-48· 3.2 装置设计与安装48-50· 3.3 PIV 设备及示踪粒子50-51· 3.4 测量方案的选定51-53· 3.5 结果得出与分析53-66· 数据处理53· 数据比较53-59· 核心区K59-64· 速度剪切层64-65· 扭矩曲线65-66· 3.6 本章小结66-67· 第四章 理论与实验对比分析67-73· 4.1 引言67· 4.2 求解与测量对比67-70· 速度曲线比较67-70· 扭矩曲线比较70· 4.3 经验公式得出70-71· 4.4 本章小结71-73· 第五章 结论73-75· 5.1 本文的主要工作73-74· 5.2 研究内容的展望74-75· 参考文献75-81· 致谢81-82中国学术网提供论文文献、论文写作和论文发表服务 客服Q联系Q: 138113721 Q联系