可调型圆盘散流器射流特性的实验研究

北京理工大学能源与化学工程实验预习报告姓名 班级 学号实验日期2016年 4 月 28 日 指导教师____________________ 同组姓名 成绩_______________实验名称 旋转圆盘点击测定扩散系数一、实验目的1.了解旋转圆盘电极的工作原理；2.掌握用旋转圆盘电极测定扩散系数的方法；3.测定Fe(CN)63-和Fe(CN)64-在水溶液中的扩散系数。

二、实验内容和原理旋转电机是一种特殊的电化学研究电极，常见的有旋转圆盘电极（RDE ）和旋转环一盘电极（RRDE ）。

当电极旋转时，电极表面的扩散层厚度均匀一致。

通过控制旋转速度，可调节扩散层厚度，这就可能改变电极过程的控制步骤，有目的地进行研究工作。

它广泛的应用于电化学研究。

旋转圆盘电极是由一镶嵌在塑料圆柱底面的金属圆盘构成。

整个圆柱体底面经抛光以保证平整。

电极的实际使用面积是金属圆盘下表面。

电极旋转时由于流体的粘度，圆盘附近的液体被抛向电极四周，下面的溶液向圆盘的中心区上升，形成液体流动。

根据Levich 提出的旋转电极附近的流体动力学理论，电极上各点沿轴向的传质状况相同，电流密度相同，浓度分布相同。

由于旋转电极的上述特点，它被广泛应用于电化学的各个领域，例如电化学机理研究，电分析化学，各种电化学反应动力学参数的测定以及扩散系数的测定，其结果往往比较准确。

根据流体动力学理论，对于水溶液，在层流条件下，旋转电极表面的扩散层厚度近似为：)1(61.1216131 -=ωδY D根据浓差极化方程式，极限扩散电流与扩散层厚度的关系为：)2(0δnFDC i d =因此 )3(62.02106132ωC Y nFD i d -=式中：D 为反应离子的扩散系数，单位cm 2/s ，n 是该离子进行电化学反应时的得失电子数；Y 为溶液的动力学粘度，它等于粘度与密度之比ρη=Y ，对于25℃水溶液，Y=10-2cm 2/s ；C 0为反应离子的本体浓度，单位mol/L ，ω为旋转电极的转速，单位为弧度/s 。

CFD技术与风口描述CFD技术在暖通空调领域中的研究和应用发展迅速。

在2012年发布的《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012中，将CFD技术作为确定通风量的一种有效方法。

然而，CFD方法还存在可靠性和对实际问题的可算性等问题。

对于实际工程而言，风口入流边界条件描述复杂、湍流模型难以选择、迭代计算耗时等问题，影响了CFD在实际工程的应用。

本文将针对影响实际工程应用问题之一的风口入流边界条件描述问题展开讨论。

1研究现状现有风口模型按照描述过程的不同进行归类，可分为直接描述类和间接描述类。

直接描述类包括基本模型[4]、动量模型[5]、N点风口动量模型[3]、局部定义法[8]。

间接描述类风口模型包括盒子模型[1]、指定速度模型[5]和主流区模型[1][2]。

2 多元定义风口模型多元定义法风口模型结合了N点动量风口模型和局部定义风口模型的思想。

将风口断面分为N个区域，每个区域选取1个具有代表性的点，故选取N个点，再对每个点进行定义。

每块区域作为模型的一个"射流元"，实际的风口就由这N 个"射流元"组成。

2.1 百叶风口的多元定义风口模型百叶类风口包括單层百叶风口和双层百叶风口，特点是出流方向可调，送风方向可能不均匀，将相同方向的出流合并为一束，则射流单元数取：N=送风口出流方向束数（2-1）对百叶风口而言，颈部入流速度v0一定，出流可能会有两种情况：一是出流方向平行，速度大小不均匀；二是出流方向和大小都不均匀。

（1）出流方向均匀（平行），速度大小不均匀的情况（2）出流方向和速度大小都不均匀的情况百叶风口常用的对开角度为40°、60°，这里取叶片倾斜角为30°，叶片长度为40mm，对图1的物理模型进行详细描述及合并两种情况的模拟。

下的百叶风口模拟时不建议取N=1。

实际应用的百叶风口出流方向束数通常为1或3，少数情况为5或7，按照出流方向束数描述入流边界条件并不会明显增加计算量[3]，因此为了保证更好的模拟风口射流对室内空气分布的影响，推荐按照式（2-1）取出流方向束数为多元定义法风口模型中的N值。

环形水射流流场的实验研究与统计分析康灿;张峰;杨敏官;肖胜男【摘要】Under jet pressures of 11, 12 and 15MPa, free water jet discharged from an annular nozzle was experimentally studied. The objective is to obtain energy distribution and droplet diameter distribution in the jet flow field. Phase Doppler Particle Anemometry (PI)PA) was applied in measurement of velocity and droplet diameter distributions. Statistical analysis of those droplets passing through control volumes at different locations was performed. The results indicate that a relatively wide high-velocity zone exists near the jet axis and energy dissipation is slow along the jet direction. Both velocity and droplet diameter distributions get smoother when the distance between the transverse section and the nozzle becomes larger. Jet pressure has a comparatively evident influence on velocity increase near the jet axis. But the impact exerted on droplet diameter distribution by increase of jet pressure is unremarkable. Weak turbulent fluctuation occurs near the jet axis where droplet diameter covers a wide range.%在11、12和15MPa射流压力下对环形自由水射流流场进行实验研究,以获得该射流场的能量特征与液滴尺寸分布规律.运用相位多普勒粒子测速(PDPA)技术对射流流场中的速度分布和液滴粒径分布进行测量,并对通过不同位置控制体的单个液滴行为进行了统计分析.研究表明:环形射流流束中心存在着较宽的高速区域,且射流能量沿着射流方向衰减缓慢;距离喷嘴的轴向距离越大,射流横断面上的速度与液滴粒径分布越平坦;射流压力对流束中心的轴向速度变化影响较大,对液滴粒径分布的影响不明显;射流流束中心区的湍流脉动较弱,但通过位于射流中心位置的控制体的液滴粒径谱较宽.【期刊名称】《实验流体力学》【年(卷),期】2011(025)001【总页数】6页(P7-12)【关键词】环形射流;PDPA;脉动速度;粒径;控制体;统计方法【作者】康灿;张峰;杨敏官;肖胜男【作者单位】江苏大学能源与动力工程学院,江苏,镇江,212013;江苏大学能源与动力工程学院,江苏,镇江,212013;江苏大学能源与动力工程学院,江苏,镇江,212013;江苏大学能源与动力工程学院,江苏,镇江,212013【正文语种】中文【中图分类】TB126;O3580 引言环形射流是一种新型射流,多被应用在航空航天和动力工程领域,近年来环形射流在工业清洗领域内被尝试并取得了较好的应用效果。

本文将讨论一下圆形断面自由湍动射流卷吸的实验研究。

首先，我们来看看实验研究的细节。

这项研究使用了一种具有圆形断面的自由湍动射流设施，用于测量不同射流条件下的卷吸效率。

研究发现，卷吸效率在射流速度增加时会先增加，然后降低，并且随着射流速度的增加，卷吸效率会有所下降。

其次，我们来看看实验研究的应用。

这项研究结果表明，卷吸效率受到射流速度的影响。

因此，工程师可以根据这些实验数据来设计合适的射流系统，以提高卷吸效率。

例如，如果需要提高卷吸效率，可以减少射流速度，这样可以减少效率的下降。

最后，我们来看看实验研究的局限性。

实验研究仅针对圆形断面的自由湍动射流，并未考虑其他类型的射流情况。

此外，实验研究对射流条件的影响也有一定的局限性，因此，将来可能还需要进行进一步的研究，以进一步开发针对其他射流条件的卷吸效率。

综上所述，圆形断面自由湍动射流卷吸的实验研究提供了大量有用的数据，可以帮助工程师更好地设计射流系统，但也存在一定的局限性，需要进行进一步的研究以提高卷吸效率。

方形吸顶散流器平送风射程的探讨王重超;吴虎彪【摘要】分析了方形吸顶散流器送风特点和射流特性,介绍了3种散流器射程的计算方法,实验分析了计算方法的可靠性.结果显示,自由紊动射流近似计算法,计算公式较为简单,计算误差较小,在工程中具有较高的应用价值.【期刊名称】《制冷与空调（四川）》【年(卷),期】2019(033)001【总页数】6页(P74-79)【关键词】方形散流器;射流射程;送风特点;射程【作者】王重超;吴虎彪【作者单位】航天智慧能源研究院/上海航天智慧能源技术有限公司上海 201201;同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司上海 200092【正文语种】中文【中图分类】TU831散流器是应用最为广泛的空调末端风口之一，其射流特性是影响室内气流分布和空调系统效果的重要因素。

虽然有部分学者对散流器的射流机理有过一些模拟和实验研究[1]，但是相关资料中针对其送风特点和射流特性叙述不够充分。

射程是散流器最主要的参数之一，各种设计手册和厂家样本的数据差距较大，使得暖通工程师在设计或施工过程中常常无所适从。

因此，对散流器射程的研究十分必要。

当吸顶散流器的出流方向与顶棚所成的角度α较小时，射流卷吸受房间顶棚的限制，从而影响了射流边界层的自由发展，射流半径及速度亦不能按自由紊动射流的规律发展，而是发展到一定程度后受顶棚的限制会渐变为贴附射流。

此时，吸顶散流器的射流即不是严格意义上的自由紊动射流，也不是贴附射流，而是出口射流在经过一段空气卷吸之后逐渐形成贴附射流，其射流特性示意见图1。

吸顶散流器一般安装在顶棚使用，当吸顶散流器的出流角度较小时，气流从散流器出口射出，卷吸房间内的空气，由于受顶棚的影响，射流一侧的卷吸空气量有限，这样就会在靠近顶棚处形成一个低压涡流区，从而使射流的方向发生改变，在横截面上主射流逐渐贴近顶棚。

当靠近顶棚一侧没有空气卷吸时，则射流与顶棚碰撞，小部分气流回到涡流区，大部分气流贴附顶棚形成贴附射流。

潘冬远等：封闭缸体内旋转圆盘流动的PIV测试研究201 pp.359-368.], though differences exist in large and small radii locations. Through discussing the relationships between the core1 引言旋转圆盘间流动（Rotating disks flow）是流体机械内部流动一个重要领域，无论是离心泵，还是离心风机、压缩机，其盘盖间流动均对整机性能有很大影响，而且该结构亦与轴承、密封结构相关，所以对其进行理论和实验研究对于透平机械发展有重要作用。

最先对旋转圆盘流动进行研究的是von Kármán，他所讨论的是“自由盘（free disk）”问题，即一个在无界静止流场中的圆盘旋转所产生的流动。

U.T.Bödewadt延续Kármán的分析，研究了在静止圆盘上无界且以恒定角速度旋转的流体所形成的流动。

G.K.Batchelor[1]结合Kármán和Bödewadt研究，归纳了轴对称黏性旋转圆盘流动的单盘和双盘模型。

Batchelor认为，在高雷诺数下，在非逆向旋转（即转速比s='/ΩΩ≥0）的两盘中间，流体会以常角速度转动，即所谓的核心区“core”类刚体旋转，而流体的边界会黏附于两盘面。

因此，这种流动通常称为Batchelor流动。

J.W.Daily & R.E.Nece[2]通过实验手段进行研究，在不同的当地雷诺数Re r=Ωr2/ν　和隙径比G=H/R（即两圆盘间隙与圆盘半径之比）范围内，较为系统的归纳了转子—静子间流动的四个基本模式。

M.Itoh等人[3]使用热线风速仪对封闭旋转圆盘（隙径比G=0.08，Re R=1.0×106）间湍流流场中的平均速度分布进行测量。

经过对比分析得出，在当地雷诺数Re r为某一常值的位置时，边界层速度分布相似，即边界层中的流动情况主要由Re r决定。

风⼝类型风⼝类型⼀、百叶风⼝1、活动百叶：A、双层百叶风⼝：⼴泛应⽤于空调系统中作送风⼝，根据使⽤要求，风⼝后⾯可配制铝制风量调节阀（⼈字闸），双层百叶风⼝具有两层相互垂直页⽚调节⽔平和垂直页⽚的⾓度，调整⽓流扩散⾯，以改变射程，风⼝的外框宽度有宽边框和窄边框两种，可⽤于特殊要求的通风系统中。

B、单层百叶风⼝：单层可调百叶风⼝常⽤于管道中的吸、送风⽤，同时可根据实际情况配上⼈字闸（多叶对开调节阀），⽤以控制风量或安装铝合⾦过滤器，进⾏配套使⽤。

叶⽚可分为横放和竖放两种，可灵活的左右或者上下转动，以控制⽓流⽅向。

C、侧壁格栅式风⼝：常⽤于洗漱间、卫⽣间的回风，电梯、管道⼝及检修⼝的装饰D、可开侧壁格栅式风⼝：常⽤于洗漱间、卫⽣间的回风，电梯、管道⼝及检修⼝的装饰2、固定百叶：A、固定斜叶⽚送风⼝：固定叶⽚斜送风风⼝的叶⽚是固定式.为斜送风风⼝B、双层固定百叶送风⼝：固定叶⽚斜送风风⼝的叶⽚是固定式.为斜送风风⼝，具有两层相互垂直页⽚调节⽔平和垂直页⽚的⾓度3、外墙防⽔百叶风⼝：A、外墙防⽔百叶风⼝：⼀般⽤于外墙送风和排风⼝，风⼝的叶⽚倾斜⾓度⼤，具有防溅功能，能最⼤限度防⽌风沙和⾬⽔的侵⼊⼆、散流器1、⽅形、矩形散流器：A、四⾯吹散流器：散流器是空调系统中常⽤的送风⼝、具有均匀散流特性及简洁美观的外形，可根据使⽤要求制成正⽅形或长⽅形，能配合任何天花板的装修要求。

散流器的内芯部分可从外框拆离，⽅便安装及清洗。

后⾯可配风⼝调节阀以控制调整风量。

适⽤于播⾳室、医院、剧场、教室、⾳乐厅、图书馆、游艺厅、剧场休息厅、⼀般办公室、商店、旅馆、饭店、及体育馆等。

为了使⼈们在各种环境⾥避免噪⾳的⼲扰以及不适感，除了按性能表确定颈部风速外，还需要考虑安装⾼度及安装场合。

B、三⾯吹散流器2、圆形散流器：A、圆形散流器：圆形散流器⼀般⽤于冷暖送风。

通常安装在顶棚上。

其吹出⽓流呈贴附（平送）型，其结构为多层锥⾯形。

由于室内诱导⽓流⼤于排风量，因此吹出⽓流减速较快。