An experimental study on the effect of polymers on the sustaining mechanism of turbulent heat transfer in turbulent water duct flow

聚合物对湍流水管流中湍流传热维持机制影响的实验研究

基本信息

  • 批准号:
    11650222
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.66万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    1999
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1999 至 2000
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

We developed new techniques for simultaneous visualization of near-wall coherent structure, lumps of entangled polymers and thermal field in a turbulent water duct flow with an introduction of dilute polymer solution from a transverse slot into the buffer region. The main conclusions obtained are as follows.1.The fine particles of fluorescence color, the hydrogen bubbles, dye introduced into the viscous sublayer were found to be effective for the simultaneous visualization for the entangled polymers, the streamwise vortices, and the low-speed streaks, respectively.2.The green-color images contain reflected light from the bubbles, while the red-color images contain fluorescence from the color particles and the dye. Therefore, the motions of bubbles, color particles and dye can be measured independently.3.The eruptive flow induced by the streamwise vortices was measured by applying a PTV technique to the motion of bubbles. It was observed that the evolution of streamwise vortices, and thus the eruptive flow and the lift-up of low-speed streaks were attenuated by the polymer lumps.4.The planer laser-induced fluorescence(PLIF)technique is found to be promising for the measurement of thermal filed in the buffer layer.5.The combination of PLIF, the visualization method with color particles and hydrogen bubbles, and the image-capturing system with two cameras were found to be promising to the simultaneous observation of thermal field, the vortices and the entangled polymers.6.A decrease in the temperature at the buffer layer due to the flow induced by the streamwise vortices was measured. It was observed that the entangled polymers attenuated the generation and evolution of the vortices and thus the aforementioned temperature fluctuation.
我们开发了新技术,用于同时可视化近壁相干结构,纠缠聚合物的团块和湍流水管流中的热场,并从横向插槽中引入稀聚合物溶液进入缓冲液区域。获得的主要结论如下。1。发现荧光颜色的细颗粒,氢气,引入到粘性的子层中的染料可有效地有效地可视化,分别对纠缠聚合物,流向涡旋,分别从绿色图像中包含绿色图像,同时构成了绿色图像,同时又有绿色图像。2.。染料。因此,可以独立测量气泡,颜色颗粒和染料的运动。3。通过将PTV技术应用于气泡运动,通过将PTV技术应用于流向涡流诱导的喷发流动。据观察,流质涡流的演变,因此,聚合物块的爆发流和低速条纹的提升被衰减。发现摄像机可以同时观察热场,涡旋和纠缠聚合物。6.a由于测量了流向涡流引起的流动引起的缓冲层的温度降低。据观察,纠缠的聚合物减弱了涡旋的产生和演化,因此会衰减上述温度波动。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Y.Hagiwara: "Effects of polymers, particle clusters or droplets on the evolution of coherent structure in near-wall turbulence"Proc.US-Japan Seminar on Two-phase Flow Dynamics. 465-473 (2001)
Y.Hagiwara:“聚合物、颗粒簇或液滴对近壁湍流中相干结构演化的影响”Proc.美日两相流动力学研讨会。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Y.Hagiwara ほか3名: "Direct interaction between highly-entangled polymers and small-scale coherent structures in a turbulent polymer-solution flow"Advances in Turbulence VIII. 487-490 (2000)
Y.Hagiwara 和其他 3 人:“湍流聚合物溶液流中高度缠结的聚合物和小尺度相干结构之间的直接相互作用”Advances in Turbulence VIII 487-490 (2000)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
T.Imamura et al.: "The Simultaneous visualization of polymer lumps, low-speed streaks and quasi-streamwise vortices in a turbulent duct flow(in Japanese)"Proc.37^<th> National Heat Transfer Symposium, Japan. Vol.3. 855-856 (2000)
T.Imamura 等人:“湍流管流中聚合物块、低速条纹和准流向涡流的同步可视化(日语)”Proc.37^<th>全国传热研讨会,日本。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
今村太郎 ほか3名: "水乱流中の高分子塊と低速ストリークおよび縦渦の同時可視化"第37回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 第3巻. 855-856 (2000)
Taro Imamura 和其他 3 人:“水湍流中聚合物质量、低速条纹和纵向涡流的同步可视化”第 37 届日本传热研讨会论文集第 3 卷。855-856 (2000)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Y.Hagiwara et al.: "Direct interaction between highly-entangled polymers and small-scale coherent structures in a turbulent polymer-solution flow"Advances in Turbulence VIII. 487-490 (2000)
Y.Hagiwara 等人:“湍流聚合物溶液流中高度缠结的聚合物和小尺度相干结构之间的直接相互作用”湍流的进展 VIII。
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