流体绕流微柱群的Micro-PIV实验研究

doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2018.06.008

山东科学 ›› 2018, Vol. 31 ›› Issue (6): 50-54.doi: 10.3976/j.issn.1002-4026.2018.06.008

流体绕流微柱群的Micro-PIV实验研究

李永¹，吕明明^1* ，刘志刚¹ ，祝叶²

1. 齐鲁工业大学（山东省科学院），山东省科学院能源研究所，山东济南 250014；2. 江苏省节能工程设计研究院有限公司，江苏南京 210007

收稿日期:2018-08-22 出版日期:2018-12-20 发布日期:2018-12-20
通信作者: 吕明明 E-mail:lvmm@sderi.cn
作者简介:李永（1986—），男，研究方向为节能技术研究。
基金资助:
山东省自然科学基金(ZR2016YL005，ZR2016EEB01)；山东省重点研发计划（2018GGX104006）；山东省科学院青年基金(2018QN0017)

Experimental study on flow past micro-cylinder-groups by Micro-PIV method

LI Yong¹, LÜ Ming-ming^1*, LIU Zhi-gang¹, ZHU Ye²

1.Energy Research Institute, Qilu University of Technology (Shandong Academy of Sciences), Jinan 250014, China; 2.Jiangsu Design and Research Institute of Energy Conservation Engineering Limited Company, Nanjing 210007, China

Received:2018-08-22 Online:2018-12-20 Published:2018-12-20
Contact: Lü Ming-ming E-mail:lvmm@sderi.cn

摘要/Abstract

摘要：

微柱群通道内的流动特性是设计与优化其散热结构的基础。采用显微粒子测速技术（Micro-PIV）对绕流微柱群流动进行研究，测定了不同Re下的绕流流场，分析了绕流微柱群的速度场以及Re对涡结构及回流长度的影响。结果表明，随着Re的增大，微圆柱尾流区出现涡结构，回流长度逐渐增大，微尺度下柱体绕流过程中边界层分离现象相对于宏观尺度具有一定的滞后性。

关键词: 圆柱绕流, Micro-PIV, 涡结构, 微柱群, 回流

Abstract:

The micro-cylinder-group is an efficient heat dissipation structure, which has great application prospects for solving the cooling problems in micro space. The flow characteristics in the channel with micro-cylinder-group are the foundation for the design and optimization of the heat dissipation structure. Micro particle image velocimetry (Micro-PIV) was used to study the flow past the micro-cylinder-group and the flow field around micro-cylinders with different Reynolds numbers was measured. The velocity field of the micro-cylinder-group and the effects of Reynolds number on the vortex structure and the backflow length were analyzed. The results show that vortex structure appears in the wake region of micro-cylinder and the backflow length increases gradually with the increase of Reynolds number. The boundary layer separation phenomenon in flow past the micro-cylinder has a certain lag compared with the macro-scale.

Key words: flow past cylinder, vortex structure, Micro-PIV, micro-cylinder-groups, backflow

中图分类号:

TK124

李永，吕明明，刘志刚，祝叶. 流体绕流微柱群的Micro-PIV实验研究[J]. 山东科学, 2018, 31(6): 50-54.

LI Yong, Lü Ming-ming, LIU Zhi-gang, ZHU Ye . Experimental study on flow past micro-cylinder-groups by Micro-PIV method[J]. SHANDONG SCIENCE, 2018, 31(6): 50-54.

参考文献［16］

［1］	KANDLIKAR S G, GRANDE W J. Evaluation of singlephase flow in micro channels for high heat flux chip coolingThermo hydraulic performance enhancement and fabrication technology ［J］. Heat Transfer Eng, 2004, 25(8): 516.
［2］	刘志刚，张承武，管宁，等．尺度效应对低Reynolds数下微/小柱群通道内对流换热的影响［J］.化工学报，2011，62（7）：18521859.
［3］	OZTURK N A, OZALP C, CANPOLAT C, et al. PIV measurements of flow through normal triangular cylinder arrays in the passage of a model platetube heat exchanger ［J］. Int J Heat Fluid Fl, 2016, 61:531544.
［4］	祝叶，管宁，李栋，等．不同截面形状超疏水微肋阵内对流换热特性［J］. 化工学报，2017，68（1）：6371.
［5］	涂程旭，王昊利，林建忠．圆柱绕流的流场特性及涡脱落规律研究［J］. 中国计量学院学报，2008，19（2）：98102．
［6］	孙姣，张宾，唐湛棋，等．旋转圆柱绕流的PIV实验研究［J］. 实验流体力学，2016，30（1）：8190.
［7］	WILLIAMSON C H K. Vortex dynamics in the cylinderwake ［J］. Annu Rev Fluid Mech, 1996, 28:477539.
［8］	WILLIAMSON C H K, GOVARDHAN R. Vortexinduced vibrations ［J］. Annu Rev Fluid Mech, 2004, 36:413455.
［9］	GOHARZADEH A, MOLKI A. Measurement of fluid velocity development behind a circular cylinder using particle image velocimetry (PIV) ［J］. Eur J Phys, 2015, 36(1):015001.
［10］	ORU V, AKILLI H, SAHIN B. PIV measurements on the passive control of flow past a circular cylinder ［J］.Exp Therm Fluid Sci, 2016,70: 283291.
［11］	陈波，李万平．壁面对并列双圆柱尾迹影响的实验研究［J］．水动力学研究与进展，2011，26（3）：342350.
［12］	陈波，李万平．壁面对串列双圆柱尾迹影响的实验研究［J］．实验力学，2011，26（4）：404410.
［13］	LEE S J,DAICHIN. Flow past a circular cylinder over a free surface: Interaction between the near wake and the free surface deformation［J］. J Fluid Struct, 2004 , 19(8):10491059.
［14］	YAGMUR S, DOGAN S, AKSOY M H, et al. Comparison of flow characteristics around an equilateral triangular cylinder via PIV and Large Eddy Simulation methods［J］. Flow Meas Instrum, 2017, 55:2336.
［15］	张承武，浦龙梅，姜桂林，等．不同截面形状微肋片内流动阻力特性［J］．化工学报，2014，65（6）：20422048.
［16］	管宁，刘志刚，张承武．顺排微柱群内部层流流动特性［J］．化工学报，2011，62（3）：664671.

[1]	李济超, 季璨, 刘志刚, 李慧君, 马超, 匙文涛. 单圆柱微通道内流动特性实验研究[J]. 山东科学, 2020, 33(4): 53-62.
[2]	刘志刚, 吕明明, 孔令健, 贾磊, 江亚柯. 基于Micro-PIV的不同截面形状微柱群内部流场特性研究[J]. 山东科学, 2019, 32(5): 81-87.

流体绕流微柱群的Micro-PIV实验研究

Experimental study on flow past micro-cylinder-groups by Micro-PIV method

PDF (PC)

赞

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献［16］

相关文章 2

Metrics

本文评价

推荐阅读 0

流体绕流微柱群的Micro-PIV实验研究

Experimental study on flow past micro-cylinder-groups by Micro-PIV method

PDF (PC)

赞

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献 ［16］

相关文章 2

Metrics

本文评价

推荐阅读 0

参考文献［16］