减阻水溶液槽道湍流特性POD分析

蔡伟华，李凤臣，张红娜，王 悦，李小斌

(1.哈尔滨工业大学能源科学与工程学院，150001 哈尔滨;2.哈尔滨工业大学土木工程学院，150090 哈尔滨;3.哈尔滨工业大学市政环境工程学院，150090 哈尔滨)

减阻水溶液槽道湍流特性POD分析

蔡伟华1，2，3，李凤臣1，张红娜1，王 悦3)，李小斌1

(1.哈尔滨工业大学能源科学与工程学院，150001 哈尔滨;2.哈尔滨工业大学土木工程学院，150090 哈尔滨;3.哈尔滨工业大学市政环境工程学院，150090 哈尔滨)

为进一步分析减阻水溶液湍流减阻机理，对质量分数为30×10－6十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)水溶液槽道湍流减阻流动进行了实验研究，并基于本征正交分解方法研究减阻水溶液流动中减阻剂对流动结构的影响.结果表明:CTAC水溶液流动在不同雷诺数(1.5×104、2.5×104和3.5×104)下分别具有65.1%、70.0%和33.0%减阻效果;基于本征正交分解方法分析湍流脉动速度场，发现CTAC添加剂能够抑制湍流猝发过程中的低速流体的上喷及高速流体的下扫，即在一定程度上抑制了相干结构的发生及其发展过程，最终导致湍流减阻.

减阻水溶液，湍流减阻，相干结构，本征正交分解，粒子图像测速仪

在液体湍流流动中加入少量的高聚物或某些表面活性剂可导致其湍流摩阻大幅度减少，称为添加剂湍流减阻(即 Toms效应［1］).高聚物和某些表面活性剂具有相同的减阻能力，其减阻率可高达80%［2］;但在强剪切力(如流过离心泵)、高温等因素作用下，高聚物的柔性长链分子结构易被破坏，且破坏后无法自动修复，导致其减阻效果的永久性丧失.某……