摘要：合成双射流技术作为一种新型的主动流动控制技术,除具备常规合成射流结构简单、响应迅速等特点外,还能有效解决控制流场与环境流场间压差引起振膜失效的问题,兼具能量利用率高、结构灵活和易于一体化集成等优点。合成双射流工作特性易受射流口大小、形状等几何构型的影响,为进一步研究合成双射流工作特性,设计了25组不同矩形射流口几何参数的合成双射流激励器,通过piv实验得到合成双射流激励器射流口处流场结构与频率特性的关系,分析射流口几何参数对激励器腔体亥姆霍兹共振频率的影响,并总结出最佳长宽比-深纵比关系;结合数值模拟研究激励器几何参数特性,探究射流口几何参数对射流速度分布与轴切换现象的影响规律,并与piv实验结果进行对比验证。结果表明小长宽比矩形射流口所形成的射流在空间上的分布更集中,射流峰值速度更大;而大长宽比矩形射流口形成的射流的速度较低,且单股射流易受压力差作用发生偏转,但涡量分布更加均匀,与环境流体的能量交换更充分。

摘要：粒子图像测速(piv)是一种无接触的流体速度测量技术。传统的piv算法有互相关分析法和光流法。随着人工智能技术的发展,有学者提出了基于神经网络的piv算法。但其巨大的运算量在没有运算级GPU参与的情况下难以完成,且难以推广到大范围的教学实验。针对教学实验的特点,设计了一种轻型的,基于无监督深度学习的piv算法。该算法能获得稠密的速度矢量场,具有亚像素精度,且能在PC机上进行训练和预测。

摘要：粒子图像测速(particle image velocimetry,piv)技术是研究分析流动现象产生机制和物理规律的1种重要手段。针对击波管实验中产生的平面冲击波流场,开展了冲击波波阵面及波后速度场图像测量实验,设计并实现了1种结合高斯拟合亚像素与连续性方程的复合图像修正算法,利用该算法对实验原始数据进行了处理分析。结果表明:经本文所提出的算法修正后,波阵面前piv速度场矢量信息连续,可显示出由于粒子不均匀而不能正确测量的区域信息,提高了速度场信息测量精度,该方法可有效修正存在强间断面的速度场中,由记录图像质量差、粒子播撒不均匀或流动跟随性差等问题带来的速度场计算偏差,为冲击波速度场错误矢量的检测与修正提供了1种简单高效的算法。

摘要：顺层边坡一旦失稳,具有规模大、危害性强的特点。针对缓倾顺层边坡滑移—拉裂型破坏,采用底摩擦物理模型试验,结合piv粒子成像技术以及MATLAB后处理方法,分析了缓倾顺层边坡滑移—拉裂型破坏过程中的宏微观特征。研究结果表明:piv和MATLAB的后处理所得结果与宏观观察结果相吻合,计算结果能够反映出不同边坡结构下的位移矢量特征,并对变形特征进行分区;滑移—拉裂式破坏过程分为三个阶段,裂缝产生阶段、裂缝扩展阶段和破坏阶段。裂缝产生阶段边坡后缘首先产生竖向张拉裂隙,裂缝扩展阶段裂缝向深部扩展,破坏阶段边坡上部岩体沿层面中的软弱结构面滑动。对缓倾边坡滑移拉裂破坏过程的研究成果,能够为类似边坡的滑动机制分析提供一定参考。

摘要：板状燃料组件结构紧凑、冷却剂通道狭窄,其边界层流场特性是决定矩形通道与常规通道内单相流动和传热特性存在差异的重要因素。本文采用粒子图像测速(piv)技术,对间隙为2 mm和3 mm的矩形通道的速度边界层进行了可视化实验研究,分析了矩形通道边界层内速度分布、雷诺切应力等流场特性,探究了通道间隙对边界层的影响规律。实验结果表明,矩形通道的湍流边界层无量纲速度分布符合Spalding公式,在距离窄边壁面0.2~0.3 mm范围内存在雷诺切应力峰值区,随着雷诺数的增加,速度边界层的黏性底层逐渐减薄,对数律层占比增大,雷诺切应力峰值区向壁面方向靠近。减小矩形通道间隙,将会限制近壁面速度剖面的发展,使得近壁面速度梯度增大,湍流强度减小。

摘要：抽水蓄能电站水道系统侧式进出水口因内部分流隔墩等导致流动复杂,其内部双向流动规律尚不清晰。本文以某实际工程进出水口为基础建立典型进出水口试验装置,利用先进的流速量测仪器进行试验研究。基于粒子图像测速技术(piv)量测结果,揭示了侧式进出水口内部双向流动规律,出流工况,中孔扩散段内形成明显的主流且位于孔口中部,扩散段及调整段顶部形成低流速区,边孔扩散段内主流不明显;进流工况,中孔及边孔调整段顶部存在低流速区,水流汇入扩散段后流速分布趋于均匀。基于声学多普勒测速技术(ADV)量测结果,揭示了拦污栅断面脉动流速规律,出流工况,其脉动流速很大,流速脉动值可达到时均值的1.8倍,有别于脉动值较小的一般规律;进流工况,其脉动流速较小,符合脉动值绕时均值上下波动的一般规律。研究成果将为优化进出水口体型参数和分析引起拦污栅振动破坏提供理论依据。

摘要：砂箱构造物理模拟实验是室内模拟自然界地质构造变形过程、成因机制以及动力学过程的一种高效方法。影响岩石变形的速度和力的作用方式等是影响伸展构造物理模拟实验的结果和构造形态的主要因素。基于此,为探究砂箱物理模拟实验中拉伸速度和拉伸方式(力的作用方式)对伸展构造变形特征的影响,笔者在已有研究基础上,将高(0.01 mm/s)、中(0.001 mm/s)、低(0.0005 mm/s)3种不同拉伸速度与单向拉伸、双向拉伸2种不同拉伸方式相结合,设计6组实验进行对比研究。结果表明:①拉伸速度对砂体的最终形态无显著影响,但对断层的发育过程有一定的影响,而拉伸方式对断层的发育过程和最终形态的影响均较为显著,且断层形成前砂体速度会增大到一定高值,并于断层形成后快速减小。②单向拉伸模型砂体最终均形成一个不对称的地堑,双向拉伸模型砂体最终均形成一个典型的地堑。③不对称地堑通常形成于相对拉伸或差异拉伸的环境中,相对拉伸侧发育形成一系列阶梯状正断层,而相对固定侧发育一条断距较大的正断层,且先存构造的位置往往决定了后期构造发育的初始位置。这一认识为伸展构造砂箱物理模拟实验中的模型设置和参数选取奠定了基础。

摘要：为研究幼鱼在常规转弯过程中的推、阻力形成过程,本文以草鱼幼鱼(Ctenopharyngodon idella)为研究对象,利用piv(Particle Image Velocimetry)对转弯过程中“C”形弯曲阶段和回摆阶段幼鱼鱼体周身的压力分布,以及分别由流体正、负压形成的推、阻力和侧向力变化规律进行分析。结果表明:草鱼幼鱼在整个转弯过程中平均能产生118.05μN的推力,其中53.99%来源于尾部,鱼体受到的平均阻力达到99.16μN,鱼体中部产生的阻力占比高达54.70%。在“C”形弯曲阶段,幼鱼周身分布的流体负压产生的推力占比达61.56%,是主要的推力形成来源,此时侧向力增大为幼鱼鱼体转弯提供必要的向心力以完成大部分的转弯动作,草鱼幼鱼做加速运动;在回摆阶段,草鱼幼鱼周身流体正压产生的推力占比高达73.80%,此时侧向力迅速减小为0,然后上升以阻止鱼体的继续转动,幼鱼做减速运动。

摘要：石油化工中普遍存在的T形弯头结构是诱发管路振动的重要因素,明晰弯头内流场特性,对于压力管道的长期稳定运行具有重要意义。设计并组装了模拟工业运行管路,观察段使用有机玻璃制作的60°T形弯头,采用三维粒子影像测速系统(particle image velocimetry,piv)和压力传感器测量管路中流体的二次流特征。通过流线图和速度矢量图,对比分析不同流速下管道内涡流的分布和运移规律。结果表明,60°T形弯头中存在一对大小不等的周期性交替摆动的涡,在一个周期内出现、增加、减少和消失,具有卡曼涡街和迪恩涡旋的部分特征。这两个涡交替变化的频率随流速增加呈指数型增大,管内流体压力脉动的幅值也随流速增加而升高,但管道正面的涡流规律基本不变。采用重整化群(renormalization group,RNG)形式κ-ε湍流模型结合二次上游插值(QUICK)方法、压力-速度耦合方程(SIMPLE)模拟管道侧面二次流变化规律,模拟结果与实验数据吻合度较高。研究结果为明晰T形弯头内涡流诱发管道振动规律及预防措施优化提供了理论依据。

摘要：水轮机轴部应用磁性液体密封时,存在密封转速低、不稳定等现象,密封液体流场特性对密封失效有重大影响.基于数值计算的方法,对比了磁性液体动、静密封时密封液体的流场特性,并进行了实验验证.结果表明,密封压力对密封液体流场影响较小,轴转速对密封液体流场影响较大.该结论可为设计水轮机主轴的磁性液体密封装置提供理论指导.