请问测圆管内高速气流时，怎样消除管壁的折射率？谢谢

yxjbuaa

下面引用由guohf00001在 2007/05/23 08:45pm 发表的内容：
我在文献上看到过外面套方管的，但它是测水的，我问过做实验的老师这样行不行，老师说这只是为消除不同介质（从空气到水）的折射率不同现象而做的。
管内是气体就不行，这种折射是由圆管曲率造成的。
我觉得要是 ...

管内是气体或者和管的材料的折射率相差较大的流体，曲率影响无法消除，但是如果管的内壁是曲面，外壁是平面的话，视场的扭曲应该会小一些。但是对于PIV实验这样的价值不大，除非是有特殊的需求。

guohf00001

谢谢诸位的帮忙，尤其是zyzyeast 和 yxjbuaa ，下面把我的课题介绍的再清楚点，以能使各位更好的帮我出谋划策。谢谢。
我做得是切向射入高速旋转气流问题，就是可压缩气体从四个小喷孔斜切射入一个大管子，产生旋转流场。由于管道很小：喷嘴长度L=25mm, 涡室直径D =2mm, 喷孔直径d =0.45mm, 喷射角θ =45º 。分析和计算结果表明小喷孔的射入位置处马赫数范围在0.6—0.9之间。其最大轴速和切速分别为：120m/s 和210m/s
计算已完成，老板一定让我用实验来证明，否则就不让毕业。但我以前没接触过实验，而且老板也不是力学出身没有一点力学方面的知识，根本指导不上我。这是跨学科的最大悲哀。还有学校的实验仪器坏了，要到其它学校测，老板又不肯多花钱。郁闷啊！！！！
看了一些资料，也请教了做实验的老师，说是象我的这种情况用PIV不好测，最好用LDV测。但是实验方案要自已设计，不会啊？？？请有实验经验的各位同仁指点一下。
另外，实验存在这些问题：
1）压缩性必须得考虑，在放大实体时要考虑马赫数相似。这要怎样保证？怎样转换到压力？如果我把几何体放大5倍，实体的喷孔入口压力是2个大气压，那么模型中喷孔入口压力该是多少？
v1^2 / a1^2 = v2^2 / a2^2        v/a = Ma
我的理解是：实验和实际流动都是在常温下用空气来研究的，当地声速a1和a2应相等，那么v1和v2也应相等了？？
2）圆管材料和壁厚问题？
3）圆管折射率问题，这个各位高手已给了很多建议，再次谢谢。
下面是我计算时所用的喷嘴结构和一些计算结果：

我计算时原点在喷嘴入口的中心，流向设为z轴

yxjbuaa

下面引用由guohf00001在 2007/05/30 05:15pm 发表的内容：
谢谢诸位的帮忙，尤其是zyzyeast 和 yxjbuaa ，下面把我的课题介绍的再清楚点，以能使各位更好的帮我出谋划策。谢谢。
我做得是切向射入高速旋转气流问题，就是可压缩气体从四个小喷孔斜切射入一个大管子，产生　...

你的这种情况是否属于微尺度射流的范畴我不敢确定，但是建议你查一下相关文献或者找这方面的专家咨询一下。
即便不严格属于微流动的范畴，这种流动似乎也不能简单地用Ma相似来将模型放大，因为你的这种情况Re很低，远远没有达到自模化雷诺数，这样的化Re的影响是绝对不能忽略的。
如果按Ma相似，将模型放大，你用CFD软件算一下，看看放大模型和实际模型的流动有相似性吗？我觉得很难。
所以，你不如同比例模型用MicroPIV测量，当然用LDV也可以，不过应该比MicroPIV要复杂很多。
如果一定要用相似准则放大实验模型的话，假如我上面的论断正确，你应当优先考虑Re相似。

zyzyeast

如果只测量涡室中心的径向和轴向速度，LDA应该是可以测的，前提是管壁不要太厚，而且这种速度需要很高的配置才能测。
如果用PIV测，需要加长焦显微镜，反转式显微镜是没法测的。国内我还没听说谁有这样的PIV设备。
谁知道国内有谁是做这方面研究的？我知道有几个单位打算做，但是还没开始做。

guohf00001

再次谢谢，还有问题想请教：
1．微尺度射流是什么概念？
我的理解是指纳米或（和）微米级。在我的模型中，压缩气体入口的喷孔直径是0.45mm，是毫米级，应不属于微尺度问题吧？？自我感觉，请多指点。
2．模化雷诺数有没有一个统一的范围？还是据不同情况而言的。我的雷诺数是1.16*104，是不是不在自模化区内？关于雷诺数的推导如下：

不知我推导的对不对？请看看。谢谢

yxjbuaa

下面引用由guohf00001在 2007/05/31 08:46pm 发表的内容：
再次谢谢，还有问题想请教：
1．微尺度射流是什么概念？
我的理解是指纳米或（和）微米级。在我的模型中，压缩气体入口的喷孔直径是0.45mm，是毫米级，应不属于微尺度问题吧？？自我感觉，请多指点。
2．模化雷　...

你的Re应当不在自模化区内，对于圆管流，自模化Re通常都在10^5量级。不过你的这种圆管流动不是简单的圆管流动，而是旋流，看你的速度剖面也不好确定是层流还是湍流。
对于微尺度流的概念我也不太清楚，你的这种情况应该不属于这个范畴，但是由于Re比较低，流动的粘性很强，个人认为在缩放模型时对Re一定要重点考虑。

guohf00001

我计算时是按湍流算的.还有我的模型入口马赫数接近临界值,不过在管道内马赫数衰减非常快,这种情况下可以忽咯压缩性影响,不考虑马赫相似,只考虑雷诺相似吗?二者都考虑是无法同时满足的.
若只考虑雷诺相似,我可不可以把模型放大后用水代替可压缩空气来进行实验呢?请赐教.
请问zyzyeast,"加长焦显微镜"是不是很贵,是不是PIV自带的,我联系的上海大学PIV是04年买的,那时"加长焦显微镜"是不是还没出?他们有没有我就不知道了.要是没有,能不能用其它仪器上的代用?谁知道还有那些仪器有"加长焦显微镜"?
先谢谢各位

zyzyeast

第一个问题我确实没有把握。
长焦显微镜是很久以前就有了，我调查过，挺贵的，10几万块钱。如果想测量这么小的面积，这个是必须了。。。
但是，前提是你要确定测量模型，确定相似比后看看要测量模型的大小，然后再决定用什么方法测。关于你这种情况的相似问题，我建议你找一个同行问一下，看看他们模型都是怎么做的。

guohf00001

谢谢zyzyeast
我找过我们学校和要在其学校做实验的两位老师问过，他们都说我这种情况不好测。用气做，涉及到圆壁的折射问题；用水做，又不能考虑可压缩；模型太小，放大倍数小了不好测，大了又存在气源问题；困难重重，再加上老板也指导不上，也找不到同行问，真难啊。
烦请做过类似实验的老师同学多帮我出谋划策，不胜感谢。