流体力学实验-李可仰 刘泽宇 罗园.pptx

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1、卡门涡街的遐想——旋转圆柱绕流李可仰刘泽宇罗园背景与猜想卡门涡街：Re数达到一定数值（40~80）以上，圆柱体后产生一系列相隔固定间距的单涡在做完卡门涡街的氢气显示实验之后，我们在物理流体力学课上又学到了旋转参考系下的流体力学。我们想通过这个实验研究与卡门涡街相同雷诺数下的旋转的圆柱绕流问题我们最初的猜想是：在转速较低的时候，旋转圆柱绕流仍然存在卡门涡街这样的结构，但是由于旋转作用的诱导，卡门涡街的方向会与来流方向产生偏离研究历史Prandtl(1929):earliestvisualexperimentsofrotatin

2、gcylinderSwanson(1961):overcamethedifficultiesofpressuremeasurementsaroundtherotatingcylinderbymeasuringtheliftanddragforcesdirectlyPeller(1986):investigatedthesteadyseparationonaheatedandrotatingcylinderincross-flowatsubcriticialRe研究难度Unsteadyboundarylayerseparati

3、onflowsGeneratecomplexunsteady(unperiodic)forces实验装置装置说明控制器提供使步进电机转动的信号直流电源1（48V）为步进电机供电驱动器接收脉冲信号，将输入的直流电转化，输入至两相四线电机电机通过联轴器与黄铜管相接，电刷连接直流电源2（30V），提供电解电压电解电源阳极为石墨，阴极为锡圈电路图简略的量纲分析=本实验的Re是100定义Ro=分析旋转流体绕流问题Ro和Re都是关键的无量纲量，由于是研究类似与卡门涡街的结构，我们固定Re，分析Ro变化引起的结构变化。卡门涡街演示实验结果

4、结论在一定的Re与在不同的Ro下，流场呈现不同的形态St=fD/U.Re=100下St=0.144（对比：St=0.198(1-19.7/Re),Re>250）未观测到旋转对St的显著影响，疑旋转速度较低。展望使用更好的激光器，能够观察卡门涡街远处的结构使用更好的流动显示技术，因为旋转角速度过大时氢气泡跟随性不好通过数值模拟计算进一步验证实验的结论和分析分析旋转圆柱绕流涡脱落的频率、几何结构与Ro、Re、St的关系鸣谢李存标老师与实验室老师提供支持、指导余可同学为我们提供单反相机顾丁炜、孙佳星提供实验工具郑宇柱等同学积极交流

5、、讨论谢谢大家！