同心圆筒间TC流动的层流实现及相关实验现象分析

发布时间：2024-03-08 05:14

　　旋转同心圆筒间的流动称为Taylor-Couette(TC)流,是最简单的曲线流动之一。G.I.Taylor早在1923年就对此进行了细致研究;在他之后,有许多学者研究了这种流动的流体稳定性问题,但鲜有人再细致研究其层流形态。邹文楠教授通过对流体粘性作用机理的探讨,提出用自旋场和弯扭场描述湍流中的小尺度涡旋运动和大尺度涡旋结构,利用对流体作用量的变分方法推导流体动力学方程,建立了一套比经典理论内涵更加丰富的流动理论。新理论和经典的Navier-Stokes方程理论在TC流动会给出不同的环向速度分布预测。针对于此,本文的研究目标是同心圆筒以相同的低转速运动时筒间流体的层流速度分布,通过设计一套高精度实验平台,开展实验验证。结果如下:(1)当内外筒以相同角速度做旋转,经典理论给出筒间流体是做刚体旋转,筒间粘性力处处为零;但新理论表明内外壁存在粘性力,并且内部流体会比壁面附近流体旋转速度较大,这与经典理论中内部流体旋转速度处处相同有明显区别。在实验结果中表现为所测得的筒内中部速度会略大于刚体旋转速度,通常人们会将其解释为端部效应亦或是实验误差。而新理论解析解曲线恰好能与其吻合。(2)利用单帧...

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【部分图文】：

图１．１?ＰＩＶ测量原理??粒子图像测速仪是一种多点、非接触式的流场测量仪器

曝光两次，形成两张ＰＩＶ底片（同一区域、不同时刻）。在图像处理时，将底片??分割成许多较小的问询区（Ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｉｏｎ?Ａｒｅａｓ），利用互相关或自相关的算法求得??问询区内示踪粒子的位移，并对问询区内所有的数据进行统计平均，最终求得的??平均值作为问询区内所有示踪粒子的....

图１．２同心圆筒间ＴＣ流模型??

较为粘稠的流体，如果内外圆柱的间隙相对狭窄，??异能如此。圆柱体内的运动会变得平稳。??Ｍａｕｒｉｃｅ?Ｃｏｕｅｔｔｅ曾在他１８９０年的论文中提到过这种装置，也被称作Ｃｏｕｅｔｔｅ??粘度计｜１９１。在此之后，Ｇ．ｌ．ＴａｙｌｏｒｌＷ吸收和学习了前人的经验。他在１９２３年的论??....

图２－】圆柱坐标系??

第２章Ｔａｙｌｏｒ－Ｃｏｕｅｔｔｅ流环向速度解??第２章Ｔａｙｌｏｒ－Ｃｏｕｅｔｔｅ流环向速度解??同心圆筒间Ｔａｙｌｏｒ－Ｃｏｕｅｔｔｅ流是一种最简单的曲线流动，长久以来一直备受??广大学者的关注，因为它的求解过程相对而言比较简单，而且Ｔａｙｌｏｒ曾在１９２３??年的论文中给出....

图２－２二维ＴＣ流运动图??

第２章Ｔａｙｌｏｒ－Ｃｏｕｅｔｔｅ流环向速度解??Ｚ方向：??ｄｕｚ?ｄｕｚ?ｕｅ?ｄｕｚ?ｄｕｚ??ｄｔ?＋?Ｕｒ?ｄｒ?＋?ｒ?ｄ６?＋?Ｕｚ?ｄｚ??１?ｄｐ?ｄ２ｕｚ?１?ｄｕｚ?１?ｄ２ｕｚ?ｄ２ｕｚ??ｐ?ｄｚ?＋?Ｖ（?３ｒ２?＋?ｒ?＋?ｒ２?＋?５ｚ２）?＋?＆....

本文编号：3922060