● 摘要
舱内自然对流换热情况下流场和温度场测量技术的发展，是验证CFD数值模拟及新型数值计算方法准确性的必要条件。
本文主要利用PIV和PLIF技术对方腔内底部加热情况下水的自然对流流场和温度场测量方法展开了实验研究。研究模型为边长为250mm的方腔，底面铝盒内通60℃高温水提供恒定高温边界，两侧壁面通19℃低温水提供恒定低温边界。腔内的纯净水在底部热壁面和两侧冷壁面温差作用下发生自然对流现象。
主要研究内容包括：
1）流场测量采用5W半导体激光器，激光波长为523nm，片光源在被测区域内的厚度约为2mm，选用1-5μm空心玻璃珠作为示踪粒子，利用最佳采集频率0.5Hz采集150组图像进行数据处理，清晰地获得了水自然对流流场分布。
2）通过对比试验指出罗丹明B荧光剂的荧光强度与温度呈现很好的线性关系，并给出最佳浓度为25μg/L时温度标定曲线。
3）利用PLIF技术对方腔内水自然对流换热的温度场进行测量，并指出激光强度稳定性、荧光剂浓度变化以及粒子阴影效应等都会对温度场测量结果的准确性造成一定影响，尤其应该避免激光光路经过介质密度变化不稳定的区域，以免出现阴影效应产生条纹。
研究内容为自然对流流场温度场测量技术的进一步发展应用奠定了基础。但由于实验时各边界条件等其它因素对流场分布有很大影响，实验测量最大速度与理想情况下的CFD数值模拟结果间偏差近50%。后期应进一步优化和设计实验研究模型，减少与理想的CFD数值模型的差别，以实现对PIV和PLIF流场和温度场测量误差的准确评价。同时，进一步优化PLIF温度场测量方法，降低不良因素影响，提高温度场测量精度。