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《表面活性剂减阻流体湍流空间结构试验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第19卷第2期热能动力工程Vol.19,No.22004年3月JOURNALOFENGINEERINGFORTHERMALENERGYANDPOWERMar.,2004文章编号:1001-2060(2004)02-0140-04表面活性剂减阻流体湍流空间结构试验研究王德忠,胡友情,王松平,周荣生(上海交通大学机械与动力工程学院,上海 200030)摘 要:本文应用PIV(ParticleImageVelocimetry)和PDA不同时刻的速度场信息,而且还可以得到整个流场(PhaseDopplerAnemometry)在二维流道内对CTA
2、C在同一时刻流动中小尺度结构的图像,即流动空间(CetyltrimethylAmmoniumChloride)减阻流体湍流流场进行试结构,从而进一步揭示出减阻流体的减阻机理。验研究,得到减阻流体湍流速度分布。研究表明:在完全减针对CTAC减阻流体的雷诺应力分布、速度脉阻区内,减阻流体的减阻性能随雷诺数的增大而增大,在过动特征及其减阻的极限性和优选性,我们已经进行渡减阻区内,减阻流体的摩擦系数则随着雷诺数的增大而逐[7-8]了一些试验研究。在此基础上,进一步应用渐回升,最终回到与溶剂相当的水平上;减阻流体的速度分布曲线在近壁面处与牛顿流体层
3、状速度曲线趋近,但二者并PDA和PIV激光测量系统针对减阻流体湍流空间结不完全重合;在流道近壁面处,水湍流流动时所能观测到的构在时间和空间上的分布以及表面活性剂对流体摩强烈的旋涡波动在减阻流体中基本消失,与此同时,在此区擦系数的影响等进行试验研究,以期得出减阻流体域内减阻流体的速度轮廓线与流道几乎平行,且该平行轮廓在流动过程中动量和能量传递的规律,从而揭示出线部分所占比例较牛顿流体湍流流动时相应部分要大很多,减阻流体的减阻机理。减阻流体的湍流强度受到了极大的抑制。关键词:减阻流体;湍流结构;表面活性剂溶液;PDA;2 试验系统PIV2.1
4、 二维流道中图分类号:O357.5文献标识码:A试验台采用开放式闭路循环系统,贮水箱的液1 引 言面完全对环境敞开。试验系统详细描述见文献[7]。由于对流动的稳定性要求较高,整个循环系统由于在水中添加少量的高分子聚合物或阳离子的驱动装置为一台IS80-65-160离心水泵,并由变表面活性剂,可以降低湍流阻力,经测试发现,最高频器进行流量控制。试验中压差信号采用CECC-[1-2]可以有80%的湍流流动阻力被抑制,所以这一530型差压变送器测量,两个取压孔间距2.98m。技术在远距离流体输送、区域供热供冷等领域内具采用LWGY-80A型涡轮
5、流量传感器进行流量测[3-5]有良好的应用前景。量,将其安装在系统回水管的中间位置。添加表面活性剂后的减阻流体在流动过程中表现出了极为复杂的非牛顿流体的流动特性[6],传统2.2 表面活性剂溶液的直接接触式测量法对测量它的湍流流动结构存在表面活性剂的种类很多,它是否具有减低湍流较大的难度,难以满足研究的需要。阻力的能力,要看表面活性剂分子在溶液中溶解以近年来出现的激光流场测试技术则为研究减阻后能否聚集形成一种纤维状的聚合结构,它易变形、流体等这类复杂的非牛顿流体的流动结构提供了有有弹性、可使整个溶液具有粘弹性从而为非牛顿流力的手段。PDA
6、系统可以得到流场内各点在不同时体。本研究选用的表面活性剂为十六烷基三甲基氯刻的速度场信息,从流动的角度揭示减阻流体的减胺盐(CetyltrimethylAmmoniumChloride简称CTAC),阻机理;而PIV系统可在同一时刻记录下整个流场其水溶液呈碱性。为了使纤维状的聚合结构变得更的有关信息。两者结合不仅可以获得流场内各点在加稳定,溶液中一般要加入适当浓度的酸性物质。收稿日期:2003-09-26基金项目:国家自然科学基金资助项目(59976021);教育部重点项目(0298);2002年度教育部“优秀青年教师资助计划”项目(20
7、65);高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20030248032)作者简介:王德忠(1962-),男,山东益都人,上海交通大学教授,博导.©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第2期王德忠,等:表面活性剂减阻流体湍流空间结构试验研究·141·验中使用的酸性物质为水杨酸钠(SodiumSalicylateΔPHWτw=简称Nasal),它是通常被采用的适合于碱性表面活2L(H+W)τw性剂溶液的一种中和物。实验使用的水是当地的自Cf=12来水。ρU
8、b2式中,τw为壁面剪切应力;ΔP为试验测得的静差2.3PIV测量系统压;H是流道高度;W是流道宽度;L是两个取压孔研究采用的PIV(ParticleImageVelocimetry,简称之间
