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内燃机燃烧过程包含了流体动力学、热力学和化学反应过程等复杂过程的相互作用,为了对这一湍流燃烧过程进行深入研究,将影响因素进行单独分析尤为重要。本文通过试验手段,在正方体内腔的定容燃烧室内通过对称布置的两个扰流风扇产生不同强度的湍流流场,并采用粒子图像测速仪(PIV)对其进行系统地试验标定,以得到不同条件下的湍流特征。研究了风扇转速(1000-2900r/min)和环境压力(0.1-3.0MPa)对脉动均方根速度分布、概率密度分布函数、湍流积分尺度和空间能谱的影响。为了克服二维粒子图像测速仪(2D-PIV)的测量限制,本文测量了三个不同空间截面处的流场,用于重构近似均匀湍流区域的三维边界。 试验结果表明,对置风扇扰流装置在定容燃烧室中心区域产生了一个扁平的近似均匀湍流流场区域,然而,该区域内的流体速度在水平方向和垂直方向上不可避免地存在一定差异,即流场非各向同性。流场整体等效湍流强度与环境压力无关,但正比于风扇转速,其线性关系可通过最小二乘法进行拟合,因此可以根据风扇转速准确地估算非典型工况下的等效湍流强度。对于积分尺度,其数值与风扇转速和环境压力无显著关系,并且纵向积分尺度始终稳定在5.65mm左右。另外,对数坐标系下的湍流能谱与波数之间存在线性关系,其斜率符合Kolmogorov涡团能量传递的-5/3定律;对能量谱进行分析,结果显示风扇转速和环境压力的提高直接影响了流场雷诺数的大小,进而导致湍流能量耗散现象出现在更小的临界涡团尺度中。此外,脉动速度的概率密度分布函数分析结果显示其近似符合正态分布。 本文通过对定容燃烧室内的流场进行测量和统计分析,得到了包括等效湍流强度在内的流场特征量,为今后的湍流预混燃烧和扩散燃烧试验工作提供了流场数据支撑。此外,实验数据还可以为未来的流场仿真工作提供验证。