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熱效應(yīng)對(duì)混合對(duì)流加熱圓柱尾跡的影響
（論文部分內(nèi)容摘抄）
由于懸崖體的基本性質(zhì)及其許多相關(guān)的工程應(yīng)用，了解懸崖體周圍的流動(dòng)是非常重要的。圓柱是**常研究的鈍體。盡管它的形狀簡(jiǎn)單，圓柱產(chǎn)生的尾跡是動(dòng)態(tài)復(fù)雜的。通過改變雷諾數(shù)，已經(jīng)觀測(cè)到圓柱體尾部的各種流型和渦脫落特征。實(shí)驗(yàn)者對(duì)雷諾數(shù)對(duì)圓柱繞流的影響進(jìn)行了評(píng)述。
分子標(biāo)記測(cè)速測(cè)溫(MTV&T)技術(shù)是一種基于分子的流體診斷技術(shù)，它既可以對(duì)熱誘導(dǎo)的流體結(jié)構(gòu)進(jìn)行定性流體可視化，也可以對(duì)流體流動(dòng)中的速度和溫度分布進(jìn)行定量測(cè)量。MTV&T不使用微小的示蹤粒子，而是使用特別設(shè)計(jì)的磷光分子，在適當(dāng)波長的光子激發(fā)下，這些分子可以變成長壽命的發(fā)光標(biāo)記。脈沖激光器通常用于“標(biāo)記”感興趣區(qū)域中的分子示蹤劑，并且在示蹤劑的磷光壽命內(nèi)連續(xù)兩次詢問這些被標(biāo)記的分子。所測(cè)得的標(biāo)記分子的拉格朗日位移提供的流速矢量的估計(jì)。
MTV技術(shù)可以被視為粒子圖像測(cè)速(PIV)的分子對(duì)應(yīng)物，在該技術(shù)中，流體分子而不是種子粒子被標(biāo)記和跟蹤。由脈沖紫外激光器形成的交叉激光束的平面網(wǎng)格打開了磷光三極管的發(fā)光。
對(duì)于每個(gè)激光脈沖，MTV圖像對(duì)是由一對(duì)對(duì)齊的圖像探測(cè)器獲取的，該對(duì)探測(cè)器觀察流中的同一區(qū)域。在本次實(shí)驗(yàn)研究中，兩個(gè)探測(cè)器被單個(gè)強(qiáng)化電荷耦合器件CCD超快速相機(jī)(廣州市元奧儀器有限公司的PCO.dicam)取代，該相機(jī)在雙幀模式下工作，這允許在它們之間具有可編程時(shí)間延遲的兩個(gè)標(biāo)記區(qū)域的圖像的獲取。使用直接空間相關(guān)方來確定標(biāo)記區(qū)域的位移。
使用帶有快速衰減磷光體(P46)的12位(1280x1024像素)門控強(qiáng)化CCD相機(jī)（ 德國 Excelitas PCO 公司pco.dicam像增強(qiáng)器相機(jī)進(jìn)行圖像記錄。相機(jī)在雙快門模式下運(yùn)行，在同一激光激發(fā)脈沖下快速連續(xù)地獲取兩幅全幀圖像。在本研究中給出的測(cè)量結(jié)果中，幅圖像是在激光脈沖后1.0ms的時(shí)延捕獲的，詢問門周期為0.5ms。第二幅圖像是在激光激勵(lì)脈沖后6.0ms的時(shí)的時(shí)延捕捉的，詢問門口周期相同。使用數(shù)字延遲發(fā)生器同步激光和攝像機(jī)，控制激光片照明和CCD攝像機(jī)數(shù)據(jù)采集的時(shí)間。CCD攝像機(jī)捕獲的圖像隨后被轉(zhuǎn)移到主機(jī)上進(jìn)行分析。
在這些實(shí)驗(yàn)中，加熱的氣缸在混合對(duì)流狀態(tài)下工作并暴露于逆流中，隨理查森數(shù)的增加而線性地變化。據(jù)作者所知，本文所描述的工作是詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)研究，目的是研究熱效應(yīng)對(duì)在混合對(duì)流狀態(tài)下工作且處于逆流狀態(tài)的加熱氣缸后面的尾流的影響。應(yīng)該注意的是，根據(jù)本文給出的測(cè)量結(jié)果，將純粹的水動(dòng)力效應(yīng)和與熱物理性質(zhì)的溫度相關(guān)聯(lián)的效應(yīng)區(qū)分開來是相當(dāng)困難的，甚至是不可能的。進(jìn)行了一項(xiàng)數(shù)值研究，以分離出這些影響。在數(shù)值研究中，將恒定粘度(即溫度無關(guān))情況下的模擬結(jié)果與相同流動(dòng)條件下的溫度依賴粘度情況下的擬的結(jié)果進(jìn)行了定量比較，同時(shí)保持了由溫度依賴密度引起的相同浮力效應(yīng)。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)數(shù)值模擬在預(yù)測(cè)尾渦特征和加熱圓柱周圍的流動(dòng)模式方面給出了非常相似的結(jié)果，與本研究報(bào)告的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果相似，證實(shí)了水動(dòng)力效應(yīng)的主導(dǎo)作用。
德國 Excelitas PCO 公司的pco.dicam 像增強(qiáng)器相機(jī)，具備高分辨率、高感光度、快速幀重復(fù)率、精確捕捉超快速過程的優(yōu)點(diǎn)，將可實(shí)現(xiàn)高效的單光子檢測(cè)，為實(shí)驗(yàn)提供強(qiáng)而有力的圖像數(shù)據(jù)支持。
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