槽道非定常流场脉动特性的POD分析.pdf

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1、第３８卷第３期仪器仪表学报Ｖｏｌ３８Ｎｏ３２０１７年３月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＭａｒ．２０１７槽道非定常流场脉动特性的ＰＯＤ分析刘阁，陈彬（重庆工商大学废油资源化技术与装备工程研究中心重庆４０００６７）摘要：针对槽道内非定常流场的脉动程度是影响传质、传热的效率问题，通过构建２ＤＰＩＶ测量非定常流场瞬态速度矢量场的实验系统，分析了２ＤＰＩＶ测量的各个时刻矢量场和涡量分布的形态，获取了非定常流场的循环周期和频率；利用本征正交分解（ＰＯＤ）技术分解了２ＤＰＩＶ的测量非定常流场的瞬态速度矢量场，根据各个模态的能量比，

2、选取前１６阶模态作为非定常流场的主导结构模态，并对ＰＯＤ分解的前１６阶模态系数进行功率谱分析；结果表明ＰＯＤ分解的低阶模态分别表征了非定常流场的基频和相应的倍频，阐明了非定常流场的脉动机理；非定常流场的脉动是由于一些涡列和余弦形式的波状主流形成的，并将这些涡列以及伴随的波状主流的脉动频率映射到ＰＯＤ分解的低阶主导模态系数上。关键词：槽道流；非定常流场；脉动特性；２Ｄ粒子图像测速；本征正交分解＋中图分类号：ＴＨ７４１Ｏ３５７．４３文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：４６０．４０Ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓｏｆｕｎｓｔｅａｄｙｆｌ

3、ｏｗｆｉｅｌｄｂａｓｅｄｏｎｐｒｏｐｅｒｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎＬｉｕＧｅ，ＣｈｅｎＢｉｎ（ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｒｅｆｏｒＷａｓｔｅＯｉｌＲｅｃｏｖｅｒｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｑｕｉｐｍｅｎｔ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＢｕｓｉｎｅｓｓＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００６７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｕｎｓｔｅａｄｙｆｌｏｗｃｈａｎｎｅｌｆｉｅｌｄｃａｎｅａｓｉｌｙａｆｆｅｃｔｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｍａｓｓｔｒａｎｓｆｅｒａｎｄ

4、ｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒ．Ａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｙｓｔｅｍｉｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｔｏｃａｒｒｙｏｕｔ２ＤＰＩＶｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｖｅｌｏｃｉｔｙｖｅｃｔｏｒｆｉｅｌｄｆｌｏｗｏｆｕｎｓｔｅａｄｙｆｉｅｌｄ．Ｗｉｔｈｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｔｈｅｆｏｒｍｓｏｆｖｅｃｔｏｒｆｉｅｌｄａｎｄｖｏｒｔｉｃｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｔｅａｃｈｔｉｍｅａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｃｙｃｌｅａｎｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｔｈｅｕｎｓｔｅａｄｙｆｌｏｗａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅｔｒａｎｓｉｅｎｔ

5、ｖｅｌｏｃｉｔｙｖｅｃｔｏｒｆｉｅｌｄｏｆｕｎｓｔｅａｄｙｆｌｏｗｆｉｅｌｄｉｓｄｅｃｏｍｐｏｓｅｄｕｓｉｎｇＰｒｏｐｅｒＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＤｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＰＯＤ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｅｎｅｒｇｙｒａｔｉｏｏｆｖａｒｉｏｕｓｍｏｄｅｓ，ｔｈｅｆｉｒｓｔ１６ｍｏｄｅｓａｓｄｏｍｉｎａｎｔｍｏｄｅｓａｒｅｓｅｌｅｃｔｅｄｔｏｒｅｐｒｅｓｅｎｔｄｏｍｉｎａｎｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｕｎｓｔｅａｄｙｆｌｏｗｆｉｅｌｄ，ａｎｄｔｈｅｆｉｒｓｔ１６ｍｏｄｅｓｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｔｈｅＰＯＤｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｒｅａｎａ

6、ｌｙｚｅｄｕｓｉｎｇｐｏｗｅｒｓｐｅｃｔｒｕｍ．ＴｈｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｌｏｗｏｒｄｅｒｍｏｄｅｓｗｉｔｈＰＯＤａｒｅｔｈｅｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｆｒｅｑｕｅｎｃｙｍｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｕｎｓｔｅａｄｙｆｌｏｗｆｉｅｌｄ，ａｎｄｔｈｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｕｎｓｔｅａｄｙｆｌｏｗｆｉｅｌｄｉｓｒｅｖｅａｌｅｄ．Ｔｈｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｕｎｓｔｅａｄｙｆｌｏｗｆｉｅｌｄｉｓｃａｕｓｅｄｂｙｓｏｍｅｖｏｒｔｅｘｅｓａｎｄｃｏ

7、ｓｉｎｅｓｗａｖｅｆｏｒｍｅｄｍａｉｎｓｔｒｅａｍ，ｔｈｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｔｈｅｖｏｒｔｅｘｅｓａｎｄｗａｖｅｍａｐｐｉｎｇｏｆｔｈｅｍａｉｎｓｔｒｅａｍｍａｐｓｔｈｅｄｏｍｉｎａｎｔｌｏｗｏｒｄｅｒｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｏｆＰＯＤ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｈａｎｎｅｌｆｌｏｗ；ｕｎｓｔｅａｄｙｆｌｏｗｆｉｅｌｄ；ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ；２Ｄｐａｒｔｉｃｌｅｉｍａｇｅｖｅｌｏｃｉｍｅｔｒｙ（２ＤＰＩＶ）；ｐｒｏｐｅｒｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＰＯＤ）效率，但当脉动达到一定程度后就会产生破坏

8、作用。因１