2023/04/10 18:13
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产品配置单:
德国LaVision PIV/PLIF粒子成像测速场仪
型号: FlowMaster®
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:
现代燃气轮机燃烧室内的湍流流动通常因为流体动力学和声学不稳定性以及火焰抬起、回流和双稳定性等非周期性动力学而表现出周期性振荡。此外,在完全发展的燃烧不稳定性之前,可能还会出现随机燃烧噪声和间歇性高幅度振荡爆发。这些现象可能同时出现在广泛的时间尺度上,并且也可能相互作用。由于火焰释放的热量变化会妨碍燃烧室的稳定、低排放运行,因此这些不稳定性的机理和控制在过去几十年中得到了密集的研究。具体来说,在旋流稳定的燃烧器中经常遇到的双稳态现象近年来受到了关注,火焰不规则地交替出现抬起的M形和附着的圆锥形V形。火焰形态的转变通常在几十毫秒内发生,并可能导致局部温度的急剧波动,从而导致不良情况,如热声脉动的突然增加或燃烧室的热应力。因此,深入理解这种双稳态现象对改进燃烧室设计至关重要。 为此,在一个基于工业设计的大气旋流稳定燃气轮机模型燃烧室中,建立了一个双稳态案例,该燃烧室已经得到了广泛的研究。该案例采用了高速光学诊断技术,包括同时粒子图像测速仪(PIV)和平面激光诱导荧光(OH PLIF)(Oberleithner等人,2015; Stöhr等人,2018)以及同时使用热测荧光粉的OH PLIF和表面测温法(Yin,Nau和Meier,2017)
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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
7根杆束的流体-结构相互作用:用实验数据对比数值模拟
液体通过棒束中流动在许多核能应用中被观察到,例如在第四代液态金属快中子繁殖核反应堆(LMFBR)的堆芯中。该结构的一个主要特征是由于棒间子通道中速度差异而出现的棒间间隙中流动脉动。一方面,这些脉动是有益的,因为它们增强了棒和流体之间的热交换。另一方面,流体脉动可能引起柔性燃料棒的振动,这种机制通常称为流致振动(FIV)。随着时间的推移,这可能导致棒的机械疲劳和振动损伤,最终可能危及其结构完整性。在SESAME框架下,荷兰代尔夫特理工大学(TU Delft)、根特大学(UGent)和NRG合作开展了一项工作,旨在对7根棒束中的FIV进行实验测量,并将数值模拟与所获得的实验数据进行验证。由TU Delft进行的实验是通过一个P/D=1.11的七边形棒束进行重力驱动流动,其中200mm的中心棒段由硅胶制成,其中100mm是柔性的。采用激光多普勒测速仪(LDA)进行流量测量,而高速摄像机则测量了硅胶棒上诱导的振动。数值模拟采用了非稳态雷诺平均Navier-Stokes方程(URANS)方法进行湍流建模,并采用强耦合算法解决了流固耦合(FSI)问题。测得的流脉动频率以及平均棒位移和振动频率被用于进行基准测试。
能源/新能源
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