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脉动流场下涡运动规律的实验研究的开题报告
一、研究背景
脉动流场是许多工程实际问题，如飞行器噪声、气动力、燃烧等领域所面临的基础问题之一。在自然界中，脉动流场被广泛的存在于地球和行星大气、河流、海洋等场景中。在实际应用中，飞机、火箭等航空与航天器也常常运行于脉动流场中。因此，对脉动流场的研究具有很高的工程实用价值。
涡运动是流体力学研究中的一个重要问题。在脉动流场中，涡的运动状态也因流场脉动波动而变化。因此，研究在脉动流场下涡的运动规律，对于理解涡在脉动流场中运动规律具有重要意义。
二、研究目的
本文旨在通过实验研究，在脉动流场中涡的运动规律。并结合数值模拟及理论分析，探讨涡的运动特性和演化规律。
三、研究内容和方法
3.1研究内容
1.设计脉动流场实验装置，并对其各项参数进行分析及调试。
2.利用输运激光干涉仪（PIV）对脉动流场中的涡动进行实验观测，获取涡动的速度场、密度场及稳定性等相关数据。
3.参考现有理论模型，结合实验数据，对脉动流场下涡运动规律进行分析及讨论。
3.2研究方法
1.设计制作脉动流场实验装置。流体介质使用水，在泵组的送进水系统中通过开合快速阀门的不断控制来控制脉动流场的频率和振幅。
2.利用PIV技术对脉动流场中涡动运动进行实时观测，并通过计算反演出相应的流场信息。
3.借助已有的理论模型，对实验结果进行对比分析，以此来阐述涡运动规律。
四、研究意义与预期结果
本研究旨在揭示脉动流场中涡运动的规律，进一步深化对涡运动本质的认识。同时，通过本研究结果的获得，为航空、航天等领域提供对应的指导理论，促使实际应用领域中相关问题的解决。
预期结果如下：
1.断面图中涡运动状况可见，涡中尘埃的漂移距离随时间变化的数据；
2.研究脉动流场下涡动的速度场、密度场及其特性。
3.涡动稳定区域的特性，同时对涡动的发展、演化规律予以分析。
五、进度安排
2022年：
1.设计脉动流场实验装置；
2.研究PIV实验方法，并选择合适的实验参数进行实验；
3.进行初步实验，并得到部分数据。
2023年：
1.调整实验装置，拟定更为科学合理的实验参数；
2.进行试验数据的收集、整理及分析；
3.完成对涡运动的速度场、密度场及特性数据等的测量。
2024年：
1.论文撰写以及各方面数据的处理与分析；
2.提出实验结果，与已有理论模型进行对比分析，进一步探究涡和脉动流场的联系与依赖关系。
3.完成毕业论文的撰写与答辩。
六、参考文献
1.周桂林,王卫庄.流场中涡的运动规律分析.流体力学学报,2003,25(3):282-286.
2.杨扬，朱明仁，苏凯，赵旭.脉动环境下流体涡的特性研究.宇航学报,2015,36(3):307-314.
3.田彦.基于PIV实验技术的水流涡运动特性研究.化工新型材料,2020,48(8):73-75.