【摘 要】
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纤维悬浮流是指固体纤维粒子悬浮在液体或气体中形成的混合流动,在化工、纺织、造纸、医疗、环保、复合材料生产、食品加工等许多工业领域都有广泛应用.纤维悬浮流的研究还涉
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纤维悬浮流是指固体纤维粒子悬浮在液体或气体中形成的混合流动,在化工、纺织、造纸、医疗、环保、复合材料生产、食品加工等许多工业领域都有广泛应用.纤维悬浮流的研究还涉及多个学科分支,具有重要的理论意义.该文运用理论分析、数值计算以及实验的方法,对纤维悬浮流动稳定性相关问题进行了深入研究.首先综合应用流体动力稳定性理论、细长体理论以及纤维方向张量工具,对纤维悬浮流进行线性稳定性分析,推导槽流和管流的稳定性方程,并对槽流导出在不同的稳定性分析模式以及不同的方向张量封闭格式下的多种形式方程.数值求解稳定性方程得到悬浮流的稳定性特征,发现纤维参数H值和水动力相互作用系数C<,1>的增加导致流动临界Re数增大,不稳定扰动的最大增长率降低,扰动失稳范围缩小.扰动速度的分布特征与发展规律也说明纤维的综合利用是抑制扰动增长,提高流动稳定性.然后采用染色线流动显示技术与粒子图像测速技术对槽流悬浮流的扰动波特性进行定性和定量测试.染色线观测显示H值增大使扰动失稳距离增加,扰动衰减率与波数的关系同空间模式稳定性分析的理论结果定性一致.PIV测量得到流场速度矢量图及流线图,扰动波幅与波形特征说明,Re数一定时流动稳定性随H值增大而提高.验证了空间模式稳定性分析的理论结果.
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