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螺旋桨射流流动特性的PIV实验研究
| 论文题名： | 螺旋桨射流流动特性的PIV实验研究 |
| 关键词： | 航行器;螺旋桨;射流流场;压力分布 |
| 摘要： | 螺旋桨作为一种推进器，广泛应用于船舶、潜艇等航行器中。其射流流场不仅影响着航行器的声学特性，还会冲刷海河床及码头，造成环境问题。因此，对螺旋桨射流流场特性的研究在声隐身领域和环境保护领域均具有重要意义。具体而言，本文开展了以下几个方面的工作。 1、基于粒子图像测速技术搭建实验系统，结合双缸法与折射率匹配实现了密度分层流体环境的制备，消除了密度不同导致折射率随深度变化的问题。 2、开展均匀环境中螺旋桨射流二维流场的实验研究，获得了流场的瞬态及统计特性。结果表明：螺旋桨转速的极限决定着流场的流动形态，不同的流动形态下，其动量传递的特征及平均压力分布有显著差异。 3、开展均匀环境中螺旋桨射流三维流场的实验研究，重构了桨毂中心平面上的瞬态压力分布。结果表明：周期性涡流导致叶片附近交替出现局部高低压区域，使该区域压力脉动增加，成为影响螺旋桨射流声场特性的主导区域；利用漩涡强度??2提取流场中瞬态涡的三维结构，发现涡结构在流场主要存在拉伸、弯曲和破碎行为。 4、开展密度分层环境中螺旋桨射流二维流场的实验研究，讨论分层环境对其流动特性的影响。结果表明：相较于均匀环境，其射流流场在流向出现坍塌；而浮力机制的存在，增强了螺旋桨射流的混合性能，加速了流动稳定区的建立；同时，分层环境的存在破坏了流场中大尺度结构的有序性。 |
| 作者： | 方兆波 |
| 专业： | 动力工程及工程热物理 |
| 导师： | 单峰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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