基于粒子图像测速（PIV）技术的圆盘桨搅拌槽湍流动能耗散率研究

摘要

在边长L为220 mm的方形搅拌槽内，采用高解析率的二维粒子图像测速（PIV）技术在搅拌雷诺数Re=1 300下对圆盘桨形成的流场进行研究，得到Kolmogorov尺度下的高解析流场。基于流场数据和各向同性假设得到湍流动能分布，并比较了直接定义法和大涡PIV法计算的湍流动能耗散率。结果表明：当离底高度C=0.15L时，圆盘桨的流型呈现出独特的单循环流型，流体主要旋涡为单旋涡结构；搅拌槽内湍流动能的最大值出现在桨叶排出流的末端；在Kolmogorov空间解析尺度下直接定义法计算得到的湍流动能耗散率大于大涡PIV法，并且湍流动能耗散率的峰值位于桨叶端和排出流区域。直接数值模拟的验证结果表明，这两种计算方法中使用的各向同性假设是合理的。

关键词

搅拌槽 / 粒子图像测速(PIV) / Kolmogorov尺度 / 湍流动能耗散率 / 直接数值模拟