浙江理工大学厉小军2024年第5篇SCI：深入了解离心泵中的湍流结构和能量耗散：一项利用时间分辨粒子图像测速和适当正交分解的研究
论论资讯 ｜ 2024-04-29 ｜
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Ocean Engineering
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Insights into turbulent flow structure and energy dissipation in centrifugal pumps: A study utilizing time-resolved particle image velocimetry and proper orthogonal decomposition
Chen B.; Yu L.; Li X.; Zhu Z.
Published：2024-07-15
DOI：10.1016/j.oceaneng.2024.117903
研究背景
社会上，我们常常听到关于节能环保、资源利用等话题。但在工程领域，离心泵内部的流动结构和能量损耗机制一直是一个难题。这些问题直接关系到泵的效率和使用寿命，因此研究离心泵内部的流动结构对于提高泵的性能至关重要。
研究内容
这项研究使用了时间分辨颗粒图像测速术（TR-PIV）和适当正交分解（POD）分析，旨在探究离心泵叶轮内部的流动结构和能量耗散机制。研究测量了4叶和5叶叶轮流道中部的速度场，在不同流量下进行了研究。通过POD分析提取了不同尺度的流动结构，采用大涡TR-PIV方法估计了耗散率；通过交叉相关分析测量了湍动动能（TKE）和耗散率之间的关系。研究发现：流动更均匀、稳定的叶轮，低阶模态中大尺度结构的尺度和能量贡献较小，导致更高的叶轮效率；低阶模态中识别的大尺度结构对应于高TKE和耗散区域；叶轮通道内的高速度梯度和大尺度流动结构之间的相互作用促进了大尺度湍流结构向耗散尺度结构的破碎；TKE和耗散率之间的相关性反映了叶轮通道内大尺度流动结构破裂为耗散尺度结构的程度。
研究意义
这项研究的创新之处在于揭示了离心泵内部流动结构和能量耗散机制之间的关系，为提高泵的效率和性能提供了重要参考。通过深入了解离心泵内部的流动特性，未来可以进一步优化泵的设计和运行，实现更加高效、环保的泵系统。
希望这篇简明易懂的文章能够帮助你更好地理解离心泵内部的流动结构和能量耗散机制，也让你对工程领域的研究有了更深入的认识。
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