網(wǎng)柵后均勻氣--固兩相湍流流動的光學測量基本信息

本項目主要以實驗研究為手段，以網(wǎng)柵后氣—固兩相流場為研究對象，利用先進的光學測量方法研究氣—固兩相流動中各相的流動特性，尤其是具有不同粒子松馳時間及濃度的顆粒的存在對氣流湍動能沿流動方向衰減規(guī)律的影響，從而為氣—固兩相湍流模型的發(fā)展提供了有益的數(shù)據(jù)。目前就氣—固兩相流而言，理論研究和實驗研究極不平衡，嚴重阻礙了理論模型的發(fā)展，對網(wǎng)柵后氣—固兩相流中各相湍動能衰減規(guī)律的研究，國內(nèi)、外尚未見過報道，因此，本項目的研究處于學科前沿，具有十分重要的學術價值和應用前景。本項目基本上按預期的研究計劃進行，并且達到了預期的研究目標。

有分量湍流動能和湍流總動能之分。湍流總動能隨時間的變化體現(xiàn)湍流動能的凈收支，是衡量湍流發(fā)展或衰退的指標。湍流擴散方差與分量湍流能量呈正比，是衡量湍流混合能力的重要指標。

湍流動能（TurbulenceKinetic Energy)是湍流模型中最常見的物理量（k）之一。

可以利用湍流強度估算湍流動能，其計算公式為：

式中：U—平均速度，I—湍流強度

湍流是流體的一種流動狀態(tài)?？諝馔牧髋c管道的形狀、大小以及管道的材料有關。在化工原理中常用雷諾準數(shù)來判斷流體的流動狀況。

對于一般的管道，當雷諾數(shù)Re＜2300時，流體流動形態(tài)為層流狀態(tài)。此時，流體分層流動，互不混合。當Re＞4000時，流體流動形態(tài)為湍流狀態(tài)。此時，流線不再清楚可辨，流場中有許多小漩渦，層流被破壞，相鄰流層間不但有滑動，還有混合。不規(guī)則運動，空氣湍流就是屬于這種情況。當Re＝2300～4000時，流體流動形態(tài)為過渡狀態(tài)。

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湍流在空氣動力學中指的是短時間(一般少于10min)內(nèi)的風速波動。為了有效地描述風，將它認為是通過天氣、晝夜、季節(jié)的平均風速和湍流的風速波動疊加構成的。這些風速波動的周期一般為一到幾個小時，在10分鐘，湍流波動的平均值為零。

湍流產(chǎn)生的原因主要有兩個:一個是當氣流流動時，由于地形差異(如山峰)造成的與地表的摩擦或者阻滯作用;另一個是因為大氣溫度差異和空氣密度差異引起的氣流垂直流動。通常這兩種原因彼此影響。例如，當氣流經(jīng)過高山時就會被迫流向溫度較低的地區(qū)，這時氣流與大氣環(huán)境的熱平衡被打破，引起風速波動。

湍流顯然是一個復雜的隨機過程，并且不用簡單明確的方程來表示，我們能可以通過統(tǒng)計規(guī)律來研究湍流。針對湍流統(tǒng)計規(guī)律的描述有很多，關鍵在于找出是湍流強度和陣能哪一種夠在實際工程中得到最好的應用，最簡單的統(tǒng)計描述就是湍流度和風因子。其中，湍流強度是對湍流總體水平的度量。