小型高速水洞实验段形状对流场影响的数值模拟.pdfVIP

2012年 6月 润滑与密封 June2012 第37卷 第6期 LUBRICATION ENGINEERING Vo1．37No．6 DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2012．06．003 小型高速水洞实验段形状对流场影响的数值模拟 张 岩 汪家道 陈大融 (清华大学摩擦学国家重点实验室 北京 100084) 摘要：介绍小型高速水洞的设计原则，在现有圆形水洞的基础上，建立2种实验段截面为方形的水洞模型；利用 Fluent对 3种模型的收缩段和实验段流场进行对比。结果表明，当实验段的截面由圆形改为其 内接正方形时，满足流速 不均匀度小于 1％的区域缩小为原来的0．6倍；在实验段入口前添加过渡段，增加收缩段出口到实验段人 口的距离，可 以降低实验段的湍流度。 关键词：水洞；流体力学；摩擦阻力 中图分类号：U661．74 文献标识码 ：A 文章编号：0254—0150 (2012)6～009—6 NumericalSimulation oftheEfflectoftheTestSection Shapeon the Flow Field in aM initypeHigh·speedW ater-tunnel ZhangYan W angJiadao ChenDarong (StateKeyLaboratoryofTribology，TsinghuaUniversity，Bering100084，China) Abstract：Thedesignprinciplesofwater-tunnelwereintroduced，andtwomodelswith squaretestsectionswerepro- posedderivingfrom aminitypehigh—speedwater—tunne1．ThesoftwareFluentwasusedtoanalyzetheperformanceofcon— tractionsandtestsectionsofthewater—tunnels．Itisf0undthat，inthesquraetestsection，theareawherevelocityuneven— nessisbelow 1％ shrunkto0．6ofthatinthecircularone．Theturbulenceintensitydecreaseswhenthereisatransitional sectionbetweenthecontractionandthetestsection． Keywords：watertunnel；fluiddynamic；frictionresistance 水洞是流体动力学研究中的重要实验装置 ，主要 他的测量方法。粒子图像测速技术PIV，可以无扰动 包括收缩段、实验段、扩散段、轴流泵 、拐角 、稳定 地测量整个流场的瞬时速度场以及流场微观结构，进 段等构成 。。一般的水洞，总体尺寸长度～般都在 而为理论和实验提供详细的数据 ，因此PIV对于水洞 10～30m、高度一般都在8m左右，结构复杂 ，水泵 实验有重要的作用。然而PIV在工作过程中，要利用 功率在几百千瓦、几千千瓦以上 ，流速一般都较低 激光对所测平面进行照射 ，形成光照平面，并且要求 (低于 15m／s)，造价昂贵，运行维护成本都比较高。 这个平面在测试 区域越薄越好 。考虑到聚焦问 为满足高流速 (达到20m／s)的实验条件 ，同时考 题，水洞的实验段如果采用圆形截面，就会对PIV的 虑到实验室有限的空间，以及制造、运行成本的问 工作产生较大影响。 题，清华大学开发了一套小型高速循环水洞，将大型 出于对实验模型的外形 、装卸 ，以及PIV