高雷诺数顶盖驱动方腔流实验

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高雷诺数顶盖驱动方腔流实验

张金凤, 常璐, 马平亚

文章导航 > 水科学进展 > 2015 > 26(2): 250-256

张金凤, 常璐, 马平亚. 高雷诺数顶盖驱动方腔流实验[J]. 水科学进展, 2015, 26(2): 250-256. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.02.013

引用本文:

张金凤, 常璐, 马平亚. 高雷诺数顶盖驱动方腔流实验[J]. 水科学进展, 2015, 26(2): 250-256. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.02.013

ZHANG Jinfeng, CHANG Lu, MAA Jerome Peng-Yea. Experimental study on lid-driven cavity flow at high Reynolds number[J]. Advances in Water Science, 2015, 26(2): 250-256. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.02.013

Citation:

ZHANG Jinfeng, CHANG Lu, MAA Jerome Peng-Yea. Experimental study on lid-driven cavity flow at high Reynolds number[J]. Advances in Water Science, 2015, 26(2): 250-256. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.02.013

高雷诺数顶盖驱动方腔流实验

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.02.013

1.
天津大学水利仿真与安全国家重点实验室, 天津 300072;
2.
Virginia Institute of Marine Science, Gloucester Point, VA 23062, USA

基金项目: 国家自然科学基金创新研究群体科学基金项目(51321065);天津大学水利工程安全与仿真国家重点实验室基金资助项目(HESS-1305)

作者简介:
张金凤(1978—),女,河北张家口人,副教授,博士,主要从事河口海岸水动力及泥沙研究。E-mail:jfzhang@tju.edu.cn

中图分类号: TV131

Experimental study on lid-driven cavity flow at high Reynolds number

1.
State Key Laboratory of Hydraulic Engineering Simulation and Safety, Tianjin University, Tianjin 300072, China;
2.
Virginia Institute of Marine Science, Gloucester Point, VA 23062, USA

摘要: 为得到高雷诺数(1×10⁵~1×10⁶)条件下顶盖驱动方腔水流流场和速度分布,设计了边长为0.2 m和0.5 m的立方腔,并利用粒子图像测速技术(Particle Image Velocimetry,PIV)对方腔流流场进行测量,分析方腔流流场特性和边壁对流场影响规律。结果表明:雷诺数达到5×10⁵时方腔流中主涡旋发生变形,雷诺数从5×10⁵增大到1×10⁶过程中,中间的初级涡旋(Primary eddy,PE)继续变形,并分裂成两个涡旋;随着雷诺数的增大,顺流次级涡旋(Downstream Secondary Eddy Region,DSE)区域面积缩小,雷诺数为5×10⁵时DSE区域可看到成型的涡旋,当雷诺数为1×10⁶时,DSE区域继续缩小,在同样条件下看不到成型的涡旋;雷诺数增大的过程中各边壁的边界层变薄,边壁对方腔流流场特性影响明显。
- 顶盖驱动方腔流 /
- 雷诺数 /
- 粒子图像测速 /
- 流场 /
- 顺流次级涡旋
Abstract: Laboratory experiments have been conducted to study high Reynolds number (from 1×10⁵ to 1×10⁶), three-dimensional lid-driven cavity flows in two cavity dimensions: 0.2m×0.2m×0.2m and 0.5m×0.5m×0.5m. Particle Image Velocimetry (PIV) technical was applied to investigate the flow field and the effects of wall on the flow fields. Measured time-averaged streamlines show that the primary eddy starts to distort at Re=5×10⁵ and starts to breakup into two/three eddies at Re=1×10⁶. The region of Downstream Secondary Eddy (DSE) decreases as the Reynolds number increases. At Re=5×10⁵, a fully developed DSE can be seen clearly. But it is hard to see when Re=1×10⁶. The thickness of boundary layer becomes thinner and thinner as the Reynolds number increases. The measurements also show that the side boundary has a significant impact of the primary eddy.
- lid-driven cavity flow /
- Reynolds number /
- particle image velocimetry /
- flow field /
- downstream secondary eddy

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高雷诺数顶盖驱动方腔流实验

doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.02.013

1. 天津大学水利仿真与安全国家重点实验室, 天津 300072;

2. Virginia Institute of Marine Science, Gloucester Point, VA 23062, USA

基金项目: 国家自然科学基金创新研究群体科学基金项目(51321065);天津大学水利工程安全与仿真国家重点实验室基金资助项目(HESS-1305)

作者简介:
张金凤(1978—),女,河北张家口人,副教授,博士,主要从事河口海岸水动力及泥沙研究。E-mail:jfzhang@tju.edu.cn

收稿日期: 2014-09-26
刊出日期: 2015-03-25

中图分类号: TV131

关键词:

顶盖驱动方腔流 /

粒子图像测速 /

顺流次级涡旋

摘要: 为得到高雷诺数(1×10⁵~1×10⁶)条件下顶盖驱动方腔水流流场和速度分布,设计了边长为0.2 m和0.5 m的立方腔,并利用粒子图像测速技术(Particle Image Velocimetry,PIV)对方腔流流场进行测量,分析方腔流流场特性和边壁对流场影响规律。结果表明:雷诺数达到5×10⁵时方腔流中主涡旋发生变形,雷诺数从5×10⁵增大到1×10⁶过程中,中间的初级涡旋(Primary eddy,PE)继续变形,并分裂成两个涡旋;随着雷诺数的增大,顺流次级涡旋(Downstream Secondary Eddy Region,DSE)区域面积缩小,雷诺数为5×10⁵时DSE区域可看到成型的涡旋,当雷诺数为1×10⁶时,DSE区域继续缩小,在同样条件下看不到成型的涡旋;雷诺数增大的过程中各边壁的边界层变薄,边壁对方腔流流场特性影响明显。

English Abstract

张金凤, 常璐, 马平亚. 高雷诺数顶盖驱动方腔流实验[J]. 水科学进展, 2015, 26(2): 250-256. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.02.013

引用本文:

张金凤, 常璐, 马平亚. 高雷诺数顶盖驱动方腔流实验[J]. 水科学进展, 2015, 26(2): 250-256. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.02.013

ZHANG Jinfeng, CHANG Lu, MAA Jerome Peng-Yea. Experimental study on lid-driven cavity flow at high Reynolds number[J]. Advances in Water Science, 2015, 26(2): 250-256. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.02.013

Citation:

ZHANG Jinfeng, CHANG Lu, MAA Jerome Peng-Yea. Experimental study on lid-driven cavity flow at high Reynolds number[J]. Advances in Water Science, 2015, 26(2): 250-256. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2015.02.013

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