利用立体粒子图像测速技术对自由表面涡旋三维流场的实验研究

摘要： 为分析自由表面涡流特性并通过立体粒子图像测速技术验证Burgers涡模型，在直径600毫米的涡流槽中开展实验。实测轴向速度表明10-25%的流体通过涡核传输。速度剖面显示轴向流集中分布在两倍涡核半径限定的区域内。尽管Burgers假设径向独立于轴向速度剖面，该模型仍能以约10%的相对不确定度量化切向速度剖面。测量数据显示：采用约2.2倍涡核半径的径向域平均轴向速度来估算涡核半径时，使用Burgers模型具有合理性。该模型对气核深度的量化结果与实测值存在20%的相对不确定度。与分子粘性引起的涡量扩散量级相比，实验表明径向湍流未产生显著扩散效应。