流动可视化实验技术进展及应用.doc

流动可视化实验技术最新进展及应用————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期: 流动可视化实验技术最新进展及应用陈富新罗鹏/沈阳化工学院巴德纯/东北大学流体工程中心摘要:对一些重要新颖的流动可视化实验技术,如热线测速、PIV、激光诱导萤光成像、分子标记法测速等的原理及适用性进行了较为详细的介绍与评述。关键词:流动可视化,热成像,激光,放射性中图分类号:TP206文献标识码:AProgressandapplicationsinFlowVisualizationExperimentalTechniquesAbstract:Theprinciplesandnewdevelopmentsofsomemajorflowvisualizationexperimentaltechniques,.,classicalhot-wireanemometer,PIV,andnoveloneslikelaser-:flowvisualization;thermography;laser;radioactive1引言在各类流体机械中,流体介质的实际流动状况往往对其性能及效率起着决定性的影响作用。例如,对于各类泵、风机及压缩机而言,其流量、压头、效率及噪声等都与流体介质的流动状况密切相关。了解其内部流动状况,可以充分认识其流动规律,以便对其进行技术改进及优化设计。可以说,任何新型流体机械设备的开发及优化设计,都离不开对其中流动过程的研究。而流动可视化实验技术,就是一种最直接有效的实验手段,同时,也可为流动过程数值模拟结果提供检验依据。对流动过程进行直接的视觉观察是一种相当古老的实验方法,当年雷诺在研究直管中流体湍流的临界转变条件时,就用了可视化方法。随着现代技术的进步,流动可视化技术也得到了飞速发展,并在新型流体机械设备的开发研究中发挥了至关重要的作用。(Hot-wire)测速技术是一种测定气体及液体确定点流速的技术。其敏感元件为直径5mm左右,长1~2mm的通电铂丝或钨丝。控制回路将作为敏感元件的热线维持在恒定温度下。流过热线的流体从热线带走的热量由流向热线的电流增量补偿。测试点处的流速越大,探头热线的散热速率越大,电流增量也越大,电流(电压)就成为流速的确定函数。由于热线容易损坏,也可采用热膜作敏感元件。热膜一般是在小直径圆柱状石英表面镀铂制成的。采用单个探头只能测出流速的量值,当将探头按图1所示的方法组合时,可测出流速向量的三个分量[1]。热线风速仪可以用于不透明流体,但这是一种接触式测量技术,热线探头不可避免地要对测试流场产生一定的干扰。:2005-05-20沈阳市110142激光多普勒速度仪(LaserDopplerVelocimetry)是一种对流动无干扰的精确测速仪器。它的工作原理并不复杂:将一束激光分成两束,并使这两束激光