振动圆管外流场的PIV实验研究及场协同分析

采用粒子图像测速（PIV）与CFD动网格相结合的方法，对振动圆管外近壁区流场进行了实验及模拟研究，得到了振幅1.3mm、频率5～25Hz范围内的管外流场速度矢量图，计算了不同工况下管外流场的平均场协同角余弦值。实验及模拟结果表明：振动能够显著增加管外近壁区的流体速度，能够在振动方向上的管壁两侧形成有效的冲刷，随着振动频率的升高其管外近壁区的平均速度近似呈线性增加，在共振点出现峰值;相同区域内振动工况的平均场协同角余弦值要明显大于无振动工况，但不同振动频率间的场协同角余弦值变化较小。同时，基于场协同分析初步提出了改善振动表面对流换热的措施。