微距粒子图像测速法测量球床多孔介质单孔流场实验

摘要：

PIV技术是20世纪80年代发展起来的一种瞬态、多点、无接触的流体力学测速方法.它能够在不干扰流场的情况下,实现对流场瞬时和全局测试.试验在现有PIV中添加微距镜头,对多孔介质某一孔隙的流动特征进行检测和分析研究.实验选用的多孔介质是由直径20 mm的水晶玻璃球随机堆积而成,孔隙率为0.592 3,迂曲度为1.33,选用的流体为65％苯甲醇和35％无水乙醇混合液,其折射率须与多孔介质完全匹配.经过微距PIV实验,得到多孔介质某一孔隙内的流场矢量图.分析发现:低雷诺数时,流体流动受外界干扰随机扰动,方向出现波动性,随着雷诺数增加,惯性力增强,干扰和波动性被抑制,流动变得稳定规则,流线为直线;当雷诺数达到154.1时,开始出现局部流线弯曲,因而可以认为此时多孔介质进入流动转捩期,当雷诺数超过214.9时,流动进入完全湍流,全场流动转为不规则流动,同一雷诺数下不同区域流动大小方向不断发生变化,不同雷诺数下同一区域的流场也不相同.同时还发现,不稳定流动可能源于某些未被惯性抑制的随机流动.当雷诺数超过482.2后,横向流动或者旁路流使湍流流动愈益复杂,不同位置交替出现流体的聚团和剥离消散.这些为多孔介质内部流动转捩机制提供了深入认识和新的发现.

关键词：微距PIV技术、流场测量、多孔介质、折射率匹配技术

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分类号：O357.3(流体力学)

资助基金：国家重点基础研究发展计划（973计划）;国家自然科学基金;内蒙古科技大学创新基金;内蒙古应用技术研究与开发资金;内蒙古自治区高等学校创新团队研究项目

在线出版日期：2017-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：116-121