管内螺旋流的实验研究与分析-流体力学专业论文.docxVIP

武汉理工大学硕士学位论文 摘要 螺旋流是端流中一种特殊的、规则的涡旋运动，螺旋流在工业方面有广 泛的应用，如在射流技术、燃烧技术、气力输送、旋风分离、内燃机等方面 均应用了螺旋流，各国研究者对螺旋流进行了广泛的研究。此外，螺旋流在 自然界也是十分常见的，如龙卷风等。在掌握了水平管内螺旋流的运动规律 后，研制性能更好、效率更佳的螺旋流发生器具有重要的工程应用价值和经 济价值。目前螺旋流的产生方法主要有 z 安装旋流恭、安装导流片、切向喷 射等，这些不在本文的研究范围内。日本 Horii 教授发明的三种自发生成螺 旋流的装置引起人们研究的兴趣，本文叙述了国际上对此类螺旋流研究的现 状和背景，阐明了螺旋流研究在工业应用上和基础理论上的重要意义，针对 环状轴对称开口径向进流旋流发生装置进行了实验研究。本文设计制造 了两种可以进行不同部件组合的螺旋流发生器，进行了大量的测试和反复的 对比观察，对其产生螺旋流的机理进行了认真的思索，得出了自己的结论， 本文主要通过实验测量的手段研究管内螺旋流的形成与运动规律，以及 螺旋流发生装置的几何参数、入口条件等对螺旋流的形成和发展产生的影 响。实验采用了五孔毕托管测试设备，使用微压传感器，改进标定和处理方 法，极大地提高了五孔毕托管的测试效率，实验过程中，测量了水平管内螺 旋流的速度分布，得出了螺旋流速度分布的特点:研究了螺旋流发生装置的 多个几何参数如开口大小、进气孔个数、进气孔流量等对螺旋流形成和发展 的影响，在现有实验条件下，寻求几何参数对螺旋流的最优组合:由实验数 据归纳出了本实验范围内螺旋强度衰减的理论计算公式，并与实验测量值和 相关文献结论比较，得出螺旋流强度沿轴向呈指数衰减这一结论，初步掌握 了螺旋流的运动规律: 在螺旋流产生机理的探讨方面做了有益的工作，认 为在管道入口截面上，流线朝同一个方向发生偏移是产生螺旋流的一个必要 条件，本文实验研究中所提出的螺旋流生成机理能够解释许多现象，根据这 一机理提出的螺旋流发生器的改进装置拟进行专利申报，本研究的结论是在 实验的基础上得来，具有一定的推理性质，它为今后进一步的深入研究提供 I 一 武汉理工大学硕士学位论文 武汉理工大学硕士学位论文 武汉理工大学硕士学位论文 武汉理工大学硕士学位论文 实验的基础上得来，具有一定的推理性质，它为今后进一步的深入研究提供 了一个基础，也有待于今后进一步的验证。 关键词 z 螺旋流，螺旋流强度，流动测量 *本文受到湖北省自然科学基金一种强螺旋流的产生机理及其应用 (批准号 2001ABB079) 资助 11 Abstract Spiral (swirling) flow is a sort of special and regular vortex movement. Spiral flow is widely used in industry，e.g. in jet technology，combustion technology ，pneumatic transportation ，cyclone separators. Researchers have done a lot of investigations about spiral flow. Moreover，spiral flow can be seen frequently in nature ，such as tornado. Once we master the rules of spiral flow，we can develop better capability and better efficiency spiral flow generators. This has evident engineering value and important economy value. ln general ，spiral flows in pipes are generated by several means: fixing revolving-flow implement ， guidi吨 fluid by vanes with a certain angle，tangentially ejecting，and axially rotating pipe. They arent in the range of our research. Prof. Horii has invented three new types of spiral flow generators. They 缸e applied in 缸ea of engineering practice. ln this paper ，we depicted t