检索结果-内蒙古大学图书馆

过程工程学报 2008年第3期8卷 425-431页

作者：刘心洪闵健潘春妹高正明陈文民北京化工大学化学工程学院中国中煤能源集团公司北京100029北京100010

在槽径为0.476m的六直叶涡轮桨搅拌槽内,采用粒子图像测速仪(PIV)对桨叶区的流场进行了实验研究,得到了桨叶区的平均流速和湍流动能(k)分布,采用大涡PIV方法对湍流动能耗散率(ε)分布进行了估算,计算了ε与k的相关系数.结果表明大涡PIV... 详细信息

在槽径为0.476m的六直叶涡轮桨搅拌槽内,采用粒子图像测速仪(PIV)对桨叶区的流场进行了实验研究,得到了桨叶区的平均流速和湍流动能(k)分布,采用大涡PIV方法对湍流动能耗散率(ε)分布进行了估算,计算了ε与k的相关系数.结果表明大涡PIV方法能有效地估算ε分布;桨叶区的射流向上倾斜,两尾涡分布于射流两侧,射流的倾角和两尾涡中心间距随射流向壁面运动而变化,射流倾角先增大再减小,相位角θ=40o时达到最大值13.2o,两尾涡中心间距先减小再增大,θ=20o时达到最小值0.0387(用槽径T无因次化);湍流动能和湍流动能耗散率峰值均位于尾涡靠近射流的区域;湍流动能和湍流动能耗散率的平均相关系数为0.363,射流核心区相关系数小于周边区域.

关键词：粒子图像测速仪大涡模拟湍流动能湍流动能耗散率尾涡相关系数

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太湖湍流动能耗散率的廓线分布及其可能机制

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湖泊科学 2019年第4期31卷 1157-1168页

作者：赵巧华刘鹏陈纾杨周妍王健健汪靖南京信息工程大学水文气象学院南京210044 苏州市气象局苏州215131

湍流不仅是导致物质、动量等在水气交界面的交换、水柱内部输送的关键过程,也是促进浅水湖泊中底泥再悬浮及水生生态系统演变的驱动力;其中湍流动能耗散率(ε)不仅是描述湍流动能变化的关键物理量,也是刻画水体中湍流产生机制的关键过程... 详细信息

湍流不仅是导致物质、动量等在水气交界面的交换、水柱内部输送的关键过程,也是促进浅水湖泊中底泥再悬浮及水生生态系统演变的驱动力;其中湍流动能耗散率(ε)不仅是描述湍流动能变化的关键物理量,也是刻画水体中湍流产生机制的关键过程.基于2017年10月29日—11月2日位于太湖梅梁湾采集的高频三维流速廓线和水温廓线观测资料,结合东山气象站同期的风场和辐射等气象资料,探讨太湖中ε的分布特征及其变化的可能机制.结果表明,0.7 m深度以下水平方向上ε介于10^-8~10^-7 m^2/s^3之间,比垂直方向大一个数量级左右.尽管大型浅水湖泊几何深度浅,但其ε的深度廓线依然存在典型的3层:ε随深度递减的风浪直接作用层,深度从水面至1.0 m左右;ε基本不随深度变化的常数层,分布区间为水深1.0~1.9 m;随后是ε随深度递减的底边界混合层.热力分层的强弱(垂向温差)、位置对常数层和底部边界中ε的贡献显著,甚至造成ε的常数层起始深度下移.本研究有利于进一步理解大型浅水湖泊的动力学过程及其对水生生态系统演变的驱动效应.

关键词：湍流湍流动能耗散率风浪作用层常数层太湖

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基于粒子图像测速(PIV)技术的圆盘桨搅拌槽湍流动能耗散率研究

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北京化工大学学报（自然科学版） 2024年第5期51卷 39-45页

作者：胡帅王瀚彬毕丰雷李隽森贺来宾中石化(上海)石油化工研究院有限公司上海201208

在边长L为220 mm的方形搅拌槽内,采用高解析率的二维粒子图像测速(PIV)技术在搅拌雷诺数Re=1300下对圆盘桨形成的流场进行研究,得到Kolmogorov尺度下的高解析流场。基于流场数据和各向同性假设得到湍流动能分布,并比较了直接定义法和大... 详细信息

在边长L为220 mm的方形搅拌槽内,采用高解析率的二维粒子图像测速(PIV)技术在搅拌雷诺数Re=1300下对圆盘桨形成的流场进行研究,得到Kolmogorov尺度下的高解析流场。基于流场数据和各向同性假设得到湍流动能分布,并比较了直接定义法和大涡PIV法计算的湍流动能耗散率。结果表明:当离底高度C=0.15L时,圆盘桨的流型呈现出独特的单循环流型,流体主要旋涡为单旋涡结构;搅拌槽内湍流动能的最大值出现在桨叶排出流的末端;在Kolmogorov空间解析尺度下直接定义法计算得到的湍流动能耗散率大于大涡PIV法,并且湍流动能耗散率的峰值位于桨叶端和排出流区域。直接数值模拟的验证结果表明,这两种计算方法中使用的各向同性假设是合理的。

关键词：搅拌槽粒子图像测速(PIV) Kolmogorov尺度湍流动能耗散率直接数值模拟

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搅拌槽内湍流动能耗散率的估算进展

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化工进展 2012年第S2期31卷 27-30页

作者：刘心洪刘燕军刘英莉冯文强赵丹丹郑国芝防化研究院北京102205

在搅拌槽内,化学反应效率取决于微观混合程度,而微观混合程度又取决于湍流动能耗散率的大小。本文介绍了5种估算湍流动能耗散率的方法———直接测量法、量纲分析法、湍流动能平衡法、大涡PIV法和湍流能谱法,并且从流体力学理论和测量... 详细信息

在搅拌槽内,化学反应效率取决于微观混合程度,而微观混合程度又取决于湍流动能耗散率的大小。本文介绍了5种估算湍流动能耗散率的方法———直接测量法、量纲分析法、湍流动能平衡法、大涡PIV法和湍流能谱法,并且从流体力学理论和测量技术两方面分析了这些方法的优劣。

关键词：湍流动能耗散率搅拌槽粒子图像测速(particleimage velocimetry) 大涡模拟

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基于湍流动能耗散率的大气边界层高度反演及其特征研究

基于湍流动能耗散率的大气边界层高度反演及其特征研究

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作者：王璐中国科学技术大学

学位级别：博士

大气边界层是地球大气层的底层。大气边界层高度作为边界层结构的重要表征,是中小尺度气候、天气以及大气污染预报模式中的重要输入参数。边界层高度的探测主要依赖于将大气参数作为示踪物,例如气溶胶浓度或湍流强度。相干多普勒激光雷... 详细信息

大气边界层是地球大气层的底层。大气边界层高度作为边界层结构的重要表征,是中小尺度气候、天气以及大气污染预报模式中的重要输入参数。边界层高度的探测主要依赖于将大气参数作为示踪物,例如气溶胶浓度或湍流强度。相干多普勒激光雷达作为主动式大气参数遥感设备,在边界层高度探测领域具有广阔的应用前景,但是问题依然存在,其一是在长期观测或恶劣环境中边界层高度探测的稳健性问题,其二是用于反演混合层高度的湍流动能耗散率阈值在不同对流天气条件下的适用性问题,其三是大气湍流本身对激光雷达系统性能的干扰及其带来的边界层高度探测误差。针对这些挑战,本论文开展的主要工作如下:1.提出基于相干多普勒激光雷达探测大气边界层高度的稳健方法。利用两台相干多普勒激光雷达同时探测边界层高度,仅一台配备稳定性控制子系统,将其边界层高度探测结果作为参考,对比观察另一台采用哪一种示踪物时能够稳健地反演边界层高度。相干多普勒激光雷达观测数据中的载噪比表征气溶胶浓度、湍流动能耗散率表征湍流强度,均可以作为边界层高度的示踪物。本文将边界层划分为混合层和稳定边界层(残留层),分边界层种类对两台激光雷达的边界层高度探测结果进行统计比较,找出不同边界层内适合采用的示踪物,形成稳健方法。结果表明,采用湍流动能耗散率作为示踪物能够实现混合层高度的稳健探测,采用载噪比作为示踪物能够实现稳定边界层高度和残留层高度的稳健探测。2.发现用于反演混合层高度的湍流动能耗散率阈值在本次观测中不随对流强度变化。湍流强度可以用垂直速度方差或湍流动能耗散率来表征。已有研究表明,用于反演混合层高度的垂直速度方差阈值随对流强度变化,限制了基于湍流强度反演边界层高度的应用场景。本文为了研究湍流动能耗散率阈值在不同对流天气条件下的适用性,在中国不同气候地区(中温带草原地区、亚热带城市地区、热带海洋地区)选取了三个典型地点展开地基观测实验。实验发现,本次观测期间,湍流动能耗散率阈值不随对流强度变化。采用该阈值,还利用船载激光雷达实现了海上大气混合层高度的航行探测,并对混合层高度昼夜变化的海陆差异进行了初步的统计分析。3.研制了一种基于相位调制技术的双频相干多普勒激光雷达。为了降低大气湍流对边界层高度探测的干扰,采用双频相干多普勒激光雷达作为探测设备是很有吸引力的选择。本文采用基于双向电光相位调制的Sagnac环产生的双频相干多普勒激光雷达所需的双频激光,并通过硬目标测速实验证明了系统性能,下一步预计将应用于测风。

关键词：大气边界层高度湍流动能耗散率相干多普勒激光雷达双频相干多普勒激光雷达

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气升式内环流反应器中湍流动能耗散率分布的研究

气升式内环流反应器中湍流动能耗散率分布的研究

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2013中国化工学会年会

作者：张伟鹏张广积汪洋杨超毛在砂中国科学院过程工程研究所中国科学院绿色过程与工程重点实验室

流动及混合特性是环流反应器等多相反应器优化设计和工程放大的基础。湍流速度在空间上存在着随机涨落,从而形成了显著的速度梯度。反应器内的真实流体在流动过程中,由于分子黏性作用力通过内摩擦不断地将湍流动能转化为分子运动的动能... 详细信息

流动及混合特性是环流反应器等多相反应器优化设计和工程放大的基础。湍流速度在空间上存在着随机涨落,从而形成了显著的速度梯度。反应器内的真实流体在流动过程中,由于分子黏性作用力通过内摩擦不断地将湍流动能转化为分子运动的动能,其速率通常以单位质量流体在单位时间内损耗的湍流动能来衡量[1],称为湍流动能耗散率ε。在控制方程中,此项作为湍流动能的消灭项,通常以负值表示。湍流动能耗散率越大,单位质量两相流体混合越剧烈,传质越充分。因而湍流动能耗散率也成为除微观混合时间、离集指数之外的又一微观混合性能的判别指标。

关键词：环流反应器湍流动能耗散率微观混合气液两相湍流模拟

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近地面风速湍流内尺度的直接测量

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光学学报 2022年第12期42卷 66-73页

作者：张世泰吴晓庆吴骕韩亚娟郭一鸣苏昶东杨期科中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室安徽合肥230031 中国科学技术大学研究生院科学岛分院安徽合肥230026

利用单通道恒温热线仪获取采样频率为4000 Hz的风速脉动数据,得到包括含能区、惯性子区以及耗散区的完整风速脉动功率谱。基于功率谱分析法得到近地面大气风速湍流内尺度和湍流动能耗散率随时间的变化规律,分析湍流内尺度和湍流动能耗... 详细信息

利用单通道恒温热线仪获取采样频率为4000 Hz的风速脉动数据,得到包括含能区、惯性子区以及耗散区的完整风速脉动功率谱。基于功率谱分析法得到近地面大气风速湍流内尺度和湍流动能耗散率随时间的变化规律,分析湍流内尺度和湍流动能耗散率与大气稳定度的相关性,并与三维超声风速计的测量结果进行比较。结果表明:近地面湍流动能耗散率在10^(-4)~10-1 m^(2)/s^(3)之间,内尺度在10^(-3)~10^(-2) m之间;当大气处于稳定条件时,湍流平均动能耗散率为0.0146 m^(2)/s^(3),平均内尺度为0.0089 m;当大气处于不稳定条件时,湍流平均动能耗散率为0.0592 m^(2)/s^(3),平均内尺度为0.0077 m。由于功率谱分析法是直接测量湍流内尺度,因此计算的内尺度最为准确。

关键词：大气光学湍流内尺度湍流动能耗散率大气稳定度功率谱热线风速仪超声风速仪

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复杂地形下海陆风对大气湍流的影响

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光学学报 2020年第12期40卷 8-15页

作者：许满满邵士勇刘庆程雪玲宋小全中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室安徽合肥230031 中国科学技术大学研究生院科学岛分院安徽合肥230026 中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室北京100029 中国海洋大学信息科学与工程学院海洋技术系山东青岛266100

针对近海复杂地形下海陆风对大气湍流特性的影响,在深圳市杨梅坑环境生态中心开展了大气湍流观测实验,利用温度脉动仪、超声风速仪和测风雷达获得了大气折射率结构常数、大气声虚温、风速风向廓线等时间序列数据。通过分析海陆风对大气... 详细信息

针对近海复杂地形下海陆风对大气湍流特性的影响,在深圳市杨梅坑环境生态中心开展了大气湍流观测实验,利用温度脉动仪、超声风速仪和测风雷达获得了大气折射率结构常数、大气声虚温、风速风向廓线等时间序列数据。通过分析海陆风对大气湍流的功率谱、各向同性和湍流动能耗散率的影响发现,较陆风条件,湍流在海风条件下发展得更为充分。海风条件下各向同性系数接近甚至等于1的频率范围为0.05~50Hz,速度功率谱幂率均接近-5/3;陆风条件下,只有0.8~10Hz频率范围内的大气湍流在极短时段表现出局部各向同性,速度功率谱幂率均严重偏离-5/3且整体偏大,平均值在-1.3左右。海陆风条件下湍流动能耗散率与湍流强度呈线性关系,温度脉动仪和超声风速仪测得的数据拟合斜率分别为1.1、0.76和0.73、0.28。研究结论为深化海洋环境下的激光传输研究提供了一定的参考。

关键词：大气光学海陆风小波变换功率谱各向同性湍流动能耗散率

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基于多普勒激光雷达的边界层内湍流参数估算

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中国激光 2021年第11期48卷 164-173页

作者：靳翔宋小全刘佳鑫云龙邵士勇中国海洋大学信息科学与工程学院山东青岛266100 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237 深圳市环境监测中心站广东深圳518049 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室安徽合肥230031

2019年10月,使用相干多普勒测风激光雷达在深圳杨梅坑地区进行风廓线等观测。结合标准大气模型、温度日变化模型和地面气象站数据,估算了晴朗天气下边界层内大气折射率结构常数C_(n)^(2)和湍流动能耗散率ε。根据时间-高度垂直剖面,分... 详细信息

2019年10月,使用相干多普勒测风激光雷达在深圳杨梅坑地区进行风廓线等观测。结合标准大气模型、温度日变化模型和地面气象站数据,估算了晴朗天气下边界层内大气折射率结构常数C_(n)^(2)和湍流动能耗散率ε。根据时间-高度垂直剖面,分析了时空变化特征,研究了各参数变化对C_(n)^(2)的具体影响。折射率结构常数C_(n)^(2)与垂直速度方差σ_(a)^(2)有较强的相关性,相关系数-般在0.7以上。在白天湍流充分混合发展的情况下,湍流动能耗散率ε与C_(n)^(2)相关系数一般达到0.5以上,C_(n)^(2)、σ_(a)^(2)及ε的相关性体现了湍流在水平和垂直两个方向变化的一致性。这表明在缺乏温度压强数据情况下,基于温度压强模型估算C_(n)^(2)是可行的。基于误差分析,温度梯度对C_(n)^(2)的贡献率达28.84%.温度对C_(n)^(2)的贡献率达30.12%,这要求在计算过程中尽量获取准确的温度廓线。结果对研究深圳地区地气系统能量、物质交换和天气变化等具有借鉴意义。

关键词：大气光学大气湍流激光雷达折射率结构常数湍流动能耗散率

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阻力系数对固—液搅拌槽内流动特性影响的数值模拟

阻力系数对固—液搅拌槽内流动特性影响的数值模拟

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作者：莫君媛北京化工大学

学位级别：硕士

固-液两相流是各个工业领域中应用最为广泛的体系，两相流系统本身比较复杂,既有连续相又有分散相，且两相之间相互作用，相互影响[1]。相对于单相流，由于测试手段的限制，两相流的研究还不充分，很多工程的设计、反应器的放大都是基... 详细信息

固-液两相流是各个工业领域中应用最为广泛的体系，两相流系统本身比较复杂,既有连续相又有分散相，且两相之间相互作用，相互影响[1]。相对于单相流，由于测试手段的限制，两相流的研究还不充分，很多工程的设计、反应器的放大都是基于实验和经验数据。近年来，除了对两相体系进行深入、系统的理论分析和实验研究外，越来越多的科研人员对基于数学模型的数值模拟展开了研究。数值模拟可以降低研究成本，同时也能得到更多的关于流动特性的详细信息。另一方面，数值模拟计算可以有效地求解两相流体系流动的偏微分方程模型，以认识两相体系的流体力学过程机理。多相流模拟中相间作用力的表达多基于对单个颗粒在液体中的受力情况研究，但对于高浓度分散相体系来说，对颗粒群的认识和研究则显得极为重要，目前这方面的研究还很不充分。目前多数研究认为曳力在两相相互作用过程中占据主导地位，在模拟计算过程中只有当分散相颗粒密度小于连续相流体密度时，考虑附加质量力、横向升力才有意义，因此本工作中，只考虑曳力，忽略其他相间作用力。不可否认的是，单颗粒受力及运动行为的研究是认识颗粒群行为的基础，但是如何将单颗粒运动的规律准确放大应用于宏观尺度的多相流动是目前多相流数值模拟的难点和关键所在。本文研究了不同曳力模型对固-液搅拌方槽内流场特性模拟结果的影响。采用CFD自带的Schiller Naumann、Wen Yu曳力模型及修正后的HKL模型，计算了固体颗粒浓度在0.2%-15%范围内变化时的液相时均流场及固体颗粒浓度对速度衰减的影响。研究结果表明：Schiller Naumann和Wen Yu曳力模型在预测近壁面流场及速度衰减情况的精准性较差，和实验相差较大。HKL模型在颗粒浓度0-5%范围内得到了和实验近壁区相近的速度分布及衰减趋势。在低浓度（<5%）固-液体系模拟结果和实验结果非常接近的基础上，本文预测了颗粒浓度为10%和15%时近壁面时均速度场分布及液相速度衰减情况， HKL曳力模型模拟得到的轴向速度和颗粒浓度之间的关系在近壁7mm和近壁2mm分别为v/v1.35tip (1和v/vt ip (12.49，和文献值比较接近。模拟了直径为476mm圆柱形槽内叶轮区和近壁区速度分布和衰减趋势和文献实验数据进行对比，研究的颗粒浓度为15%和25%。在叶轮区和近壁区，和CFX自带的用于高浓度分散相Gidaspow阻力模型相比，HKL模型计算得到的轴向速度分布和衰减幅度均和实验更为接近。

关键词： CFD模拟搅拌槽时均流场湍流动能湍流动能耗散率

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