测量紊流

Overview

资料来源: 里卡多梅希亚-阿尔瓦雷斯和 Hussam Hikmat, 密歇根州立大学机械工程系, 东兰辛, MI

湍流流动表现出非常高的频率波动, 需要具有高时间分辨力的仪器来进行适当的表征。热线风速有足够短的时间响应来满足这一要求。本实验的目的是演示用热线测速来表征湍流射流。

在这个实验中, 一个先前校准的热线探头将被用来获得在射流中不同位置的速度测量。最后, 我们将对数据进行基本的统计分析, 以描述湍流场的特征。

Procedure

测量狭缝的宽度, W, 并在表1中记录此值。
沿中心线将热线风速仪设置为从出口等于x = 1.5W的距离。在表2中记录此流向位置。中心线是展坐标的原点 (y = 0)。
启动用于遍历 jet 的数据获取程序。将采样率设为500赫兹, 共5000样本 (即10s 的数据)。
记录表3中热线的当前展位置。
获取数据。
数据采集系统将利用方程 (1) 和 (4) 计算该数据集的平均速度和...

Results

图 5显示了在下游位置的平均速度分布情况x = 3W。和图 6显示了在同一下游位置的射流中湍流强度的分布。表3中的平均速度和湍流强度的局部值的结果在流向位置x = 3W.该表的最后一列是局部速度和中心线速度之间的比值。此比率用于确定 jet 宽度 (), 该值定义为两个位置之间的距离, 本地速度为中心速?...

Application and Summary

实验证明了热线测速在表征湍流流动中的应用。由于湍流表现出高频速度波动, 热线风速是适合其特性的仪器, 因为它们具有很高的时间分辨率。考虑到这一点, 我们用一个校准的热线风速仪来描述平面射流中不同位置的平均局部速度和湍流强度。这些数量是在介绍本文件时使用的湍流统计描述符确定的。从这些统计描述符, 它被观察喷气机传播在展方向由于流体夹带, 而湍流峰顶在混合的层数之内...

References

Chapra, S.C. and R.P. Canale. Numerical methods for engineers. Vol. 2. New York: McGraw-Hill, 1998.
King, L.V. On the convection of heat from small cylinders in a stream of fluid: determination of the convection constants of small platinum wires with applications to hot-wire anemometry. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A, Containing Papers of a Mathematical or Physical Character 214 (1914): 373-432.
White, F. M. Fluid Mechanics, 7th ed., McGraw-Hill, 2009.
Munson, B.R., D.F. Young, T.H. Okiishi. Fundamentals of Fluid Mechanics. 5^th ed., Wiley, 2006.
Buckingham, E. Note on contraction coefficients of jets of gas. Journal of Research,6:765-775, 1931.