Аннотация
Полевые измерители скорости PIV (Particle Image Velocimetry) хорошо зарекомендовали себя в гидромеханическом эксперименте. Основные преимущества таких систем – простота, доступность, надежность, отсутствие контакта с объектом, возможность получения значений 2D- и 3D-полей скорости, изменения температуры, концентрации примесей и т. д. К недостаткам можно отнести невысокую точность измерения параметров, низкое временное разрешение, адаптацию только к однофазным потокам большинства коммерческих систем. Тем не менее, получаемые данные удобны для верификации теоретических моделей. В рамках данного исследования расширены функциональные возможности полевых систем диагностики с низким временным разрешением на область турбулентных потоков. На базе измерительной системы Dantec Dynamics с программным обеспечением Dantec Flow Manager 4.0 созданы алгоритмы обработки экспериментальной информации. Тестовый объект – осесимметричная затопленная импактная струя. Диаметр сопла 15 мм. Расстояние между срезом сопла и поверхностью H = 30 мм. Число Струхаля 0,5. Число Рейнольдса 25000. На основе экспериментально измеренных мгновенных полей скорости получена информация об энергетических свойствах крупномасштабных вихревых структур, а также их пространственной локализации. Проведена оценка точности работы алгоритма. Полученные данные хорошо согласуются с современными теоретическими моделями.
Ключевые слова: полевая диагностика, PIV-системы, мгновенные поля скоростей, идентификация вихревых структур, турбулентные течения, струйные течения, импактные струи, крупномасштабные вихревые структуры, энергия, пространственная локализация, алгоритмы обработки экспериментальных данных
Список литературы
[1] Raffel M., Willert C., Kompenhance J. Particle Image Velocimetry: a practical guide. – Berlin: Springer, 1998. – 252 p.
[2] Дыбан Е.П., Мазур А.И. Конвективный теплообмен при струйном обтекании тел. – Киев: Наукова думка, 1982. – 303 с.
[3] Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа: учеб. для вузов. – М.: Дрофа, 2003. – 840 с.
[4] Agrawal A., Prasad A.K. Measurements within vortex cores in a turbulent jet // J. of Fluids Engineering. – 2003. – Vol. 3, № 125. – P. 561–568.
[5] Chhabra S., Hug P., Prasad A.K. Characteristics of small vortices in a turbulent axisymmetric jet // J. of Fluids Engineering. – 2006. – Vol. 3, № 128. – P. 439–445.
[6] Белоусов А.П. Пространственное распределение газовой фазы в осесимметричной затопленной импактной струе // Прикл. механика и техн. физика. – 2009. – № 4 (50). – С. 33–38.
[7] Белоусов А.П. Влияние дисперсной фазы на турбулентную структуру осесимметричной затопленной импактной струи // Теплофизика и аэромеханика. – 2008. – Т. 15, № 3. – С. 435–440.
[8] Белоусов А.П. Влияние дисперсной фазы на энергетические свойства крупномасштабных вихревых структур // Прикл. механика и техн. физика. – 2011. – № 5 (52). – С. 80–84.
[9] Белоусов А.П. Оптическая диагностика многофазных потоков: учеб. пособие. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2011. – 227 с.
[10] Зайдель А.Н. Элементарные оценки ошибок измерений. – Л.: Наука, 1967. – 88 с.
