2023/04/10 15:48
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产品配置单:
FSI 流体结构相互作用测量分析系统
型号: FlowMaster FSI
产地: 德国
品牌: LaVision GmbH
¥150万 - 200万
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LaVision DaVis 智能成像软件平台
型号: DaVis
产地: 德国
品牌: LaVision GmbH
¥10万 - 30万
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方案详情:
在核能应用中,棒束几何结构是非常常见的配置,可以在热交换器中、液态金属快中子繁殖反应堆(LMFBR)的堆芯、压水堆反应堆(PWR)、沸水反应堆(BWR)或加拿大重水反应堆(CANDU)中找到。当流体流经棒之间的空间时,低速区域与棒之间的速度差异会产生。这两个区域之间的剪切可能会触发由流体携带的大型相干结构条带 (Lexmond等人,2005;Mahmood,2011),也称为间隙漩涡街。其形成机制尚未完全理解,有不同的理论已被提出。如果缝隙的速度分布具有拐点,则可能触发线性不稳定机制,正如Tavoularis(2011)、Guellouz和Tavoularis(2000)、Moradi和Tavoularis(2019)以及Merzari和Ninokata(2011)所讨论的那样,这将导致间隙漩涡街的形成。速度分布中的拐点被视为这些周期性漩涡形成的必要条件(尽管不充分),正如Rayleigh的标准(Rayleigh, 1879)所预测的那样。过去(1974年的Rowe等人,1987年的Rehme,1991年的Möller)和最近(2014年和2015年的Choueiri和Tavoularis,2011年的Piot和Tavoularis)对棒束流中间隙漩涡街进行了许多实验。 Meyer(2010)对这个主题进行了广泛的回顾。由于计算机能力的提高,计算流体力学(CFD)研究也已被执行以研究这些现象。例如,一些最初的非稳态雷诺平均纳维尔-斯托克斯方程(URANS)模拟是由Chang和Tavoularis(2005)和Chang和Tavoularis(2007)执行的,而大涡模拟(LES)是由Merzari和Ninokata(2009)和Merzari和Ninokata(2011)执行的。间隙漩涡街可能会产生益处,因为它增强了燃料棒和核冷却剂之间的热交换,从而防止了燃料元件外包层的热点问题。
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在一个双稳湍流涡旋火焰中,对间歇性动态的时间-频率定位
本研究考察了一个双稳湍流旋转火焰中的复杂流场,其中火焰不规则地在离开的M形和附着的V形之间交替。流场由于火焰形状转换在不同的时间尺度上出现各种类型的间歇性动力学。为了正确识别、分离和时间上解析这些动态组分,通过将多维数据序列的最大重叠离散小波包变换(MODWPT)与常规瞬态POD相结合,开发了一种新的多分辨率proper orthogonal decomposition(MRPOD)方法。特别注意选择小波滤波器、分解水平和重构带宽以实现可变的频谱通带和足够的时间分辨率。当应用于双稳旋流火焰中高速三分量速度场测量的数据序列时,MRPOD能够隔离通常被合并为单个POD模式的频率组分,对于即使是弱的和高度间歇性的动力学,增强了空间/时间的一致性。由于改进的频谱纯度,一系列先前未知的动态被揭示出来,其中包括预旋涡核(PVC)和热声(TA)不稳定性等已被描述的不稳定性。特别是,在火焰形状转换期间,发现非周期切换模式只与先前确定的转移模式相耦合,在倒流和燃烧器进口附近产生显著的修改,这是一个已知会影响PVC增长率的区域。在M-V转换期间,TA振荡驱动反复的火焰再附着,最终稳定为V火焰。但是,持续高的TA振幅似乎并不一定预示着这种转换的开始。发现了PVC的更高阶谐波以及TA调制PVC动力学的证据,它们也表现出双峰行为:虽然保持其特征频率,但这些不稳定性在V-或M火焰期间才能发挥作用,且只能具有单螺旋或双螺旋结构。
能源/新能源
2023/04/10
Particle-laden Taylor-Couette流:高阶转变和径向局部波浪涡旋的证据
我们扩展了在中性浮力颗粒悬浮的Taylor-Couette流中已知的流动转换,通过在半径比η = 0.917和长径比Γ = 21.67的几何形状中访问更高的悬浮雷诺数(Resusp ∼ O(103))。通过流体可视化实验研究了几种颗粒体积分数(0 ≤ φ ≤ 0.40)下的流动转换,这些实验中流体由旋转的内缸驱动。尽管有效斜率更高,但我们观察到存在非对称的图案,例如旋涡,存在颗粒的情况下。我们实验的一项新发现是方位局部化的波动涡流,其特征在一些本来是轴对称的Taylor涡旋中存在波状。这种流动状态的存在表明,除了已经被确认的颗粒不稳定性效应外,它们还可以抑制不稳定性的增长。颗粒悬浮液中对应于高阶转换的流动拓扑似乎与单相流中观察到的拓扑相似。然而,一个关键区别是在更高颗粒负载下出现的第二个不协调频率的出现减少了,这可能对混沌的发生有影响。同时进行的扭矩测量使我们能够估计努塞尔数(Nuω)、Taylor数(Ta)和相对粘度(χe)之间的经验比例关系:Nuω∝Ta0.24χe 0.41。Ta的比例指数与颗粒负载无关。显然,颗粒不会触发在内外缸之间的角动量传递的性质上的定性变化。
航空航天
2023/04/10
使用高速激光诊断技术对旋流喷雾火焰中心涡核的实验研究。
中心级旋流燃烧可以有效地降低NOx排放。但是,这种复杂的燃烧场容易产生大规模的相干结构,例如旋转涡核和中心涡核(CVC)。本研究主要利用10 kHz高速CH化学发光(CL)、20 kHz颗粒图像测速仪(PIV)和CH2O平面激光诱导荧光(PLIF),在高温高压下研究中心级旋流喷雾燃烧器中CVC对流场和火焰的影响。对于试验火焰,CH CL和CH2O PLIF火焰都是三叉形状的,并且火焰动力学的中心部分表明了CVC结构。对于分层火焰,在燃烧器中心线附近的一个强旋涡带区域内存在CVC结构。适当正交分解(POD)模式的分析表明,CVC的运动主要是摆动,其次是进动。同时诊断表明,CVC的吸入导致CH2O从剪切层输送到燃烧器的中心区域。总体而言,CH2O信号主要分布在两个正的速度区域,即主燃气和中心涡核周围。利用CVC对自由基输运的作用是改善燃烧器混合,例如温度分布的潜在方法。
能源/新能源
2023/04/10
3D拉格朗日粒子追踪测速
在过去几十年中,已经发展出了多种基于粒子图像的体积流场测量技术,这些技术已经在流体力学的各种实验应用中展示了它们量化评估非定常流动性质的潜力。在这篇综述中,我们专注于3D基于粒子的测量的物理特性和环境,以及可以用于提高重建精度、空间和时间分辨率以及完整性的知识。我们关注的自然候选者是3D拉格朗日粒子跟踪(LPT),它允许在所研究的体积中确定位置、速度和加速度以及大量单个粒子轨迹。过去十年中,密集的3D LPT技术“Shake-The-Box”的出现开辟了更多的可能性,通过提供用于使用Navier-Stokes约束的强大数据同化技术的输入数据来表征非定常流动。因此,可以获得高分辨率的拉格朗日和欧拉数据,包括嵌入时间分辨的3D速度和压力场中的长粒子轨迹。
航空航天
2023/04/10