熱效應對混合對流加熱圓柱尾跡的影響

來源：發(fā)布時間：2024-12-23

（論文部分內容摘抄）

由于懸崖體的基本性質及其許多相關的工程應用，了解懸崖體周圍的流動是非常重要的。圓柱是**常研究的鈍體。盡管它的形狀簡單，圓柱產生的尾跡是動態(tài)復雜的。通過改變雷諾數，已經觀測到圓柱體尾部的各種流型和渦脫落特征。實驗者對雷諾數對圓柱繞流的影響進行了評述。

分子標記測速測溫(MTV&T)技術是一種基于分子的流體診斷技術，它既可以對熱誘導的流體結構進行定性流體可視化，也可以對流體流動中的速度和溫度分布進行定量測量。MTV&T不使用微小的示蹤粒子，而是使用特別設計的磷光分子，在適當波長的光子激發(fā)下，這些分子可以變成長壽命的發(fā)光標記。脈沖激光器通常用于“標記”感興趣區(qū)域中的分子示蹤劑，并且在示蹤劑的磷光壽命內連續(xù)兩次詢問這些被標記的分子。所測得的標記分子的拉格朗日位移提供的流速矢量的估計。

MTV技術可以被視為粒子圖像測速(PIV)的分子對應物，在該技術中，流體分子而不是種子粒子被標記和跟蹤。由脈沖紫外激光器形成的交叉激光束的平面網格打開了磷光三極管的發(fā)光。

對于每個激光脈沖，MTV圖像對是由一對對齊的圖像探測器獲取的，該對探測器觀察流中的同一區(qū)域。在本次實驗研究中，兩個探測器被單個強化電荷耦合器件CCD超快速相機(廣州市元奧儀器有限公司的PCO.dicam)取代，該相機在雙幀模式下工作，這允許在它們之間具有可編程時間延遲的兩個標記區(qū)域的圖像的獲取。使用直接空間相關方來確定標記區(qū)域的位移。

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使用帶有快速衰減磷光體(P46)的12位(1280x1024像素)門控強化CCD相機（德國 Excelitas PCO 公司pco.dicam像增強器相機進行圖像記錄。相機在雙快門模式下運行，在同一激光激發(fā)脈沖下快速連續(xù)地獲取兩幅全幀圖像。在本研究中給出的測量結果中，幅圖像是在激光脈沖后1.0ms的時延捕獲的，詢問門周期為0.5ms。第二幅圖像是在激光激勵脈沖后6.0ms的時的時延捕捉的，詢問門口周期相同。使用數字延遲發(fā)生器同步激光和攝像機，控制激光片照明和CCD攝像機數據采集的時間。CCD攝像機捕獲的圖像隨后被轉移到主機上進行分析。

在這些實驗中，加熱的氣缸在混合對流狀態(tài)下工作并暴露于逆流中，隨理查森數的增加而線性地變化。據作者所知，本文所描述的工作是詳細的實驗研究，目的是研究熱效應對在混合對流狀態(tài)下工作且處于逆流狀態(tài)的加熱氣缸后面的尾流的影響。應該注意的是，根據本文給出的測量結果，將純粹的水動力效應和與熱物理性質的溫度相關聯的效應區(qū)分開來是相當困難的，甚至是不可能的。進行了一項數值研究，以分離出這些影響。在數值研究中，將恒定粘度(即溫度無關)情況下的模擬結果與相同流動條件下的溫度依賴粘度情況下的擬的結果進行了定量比較，同時保持了由溫度依賴密度引起的相同浮力效應。

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