一定参数条件下,在二维槽道中可以形成一系列旋涡,且主流围绕这些旋涡呈波状流动,此即涡旋波流动(Vortex wave)。涡旋波是一种近期发现的新的流动现象,其特点是在较低的雷诺数条件下可以强化传质,其剪切应力和能量消耗与传统的湍流传质相比要小得多,若与膜技术相结合可产生一种新的高效传质方式,因此具有很强的研究价值。本文利用PIV技术对涡旋波现象进行了测试和研究,并对其流动特性参数进行了计算和比较,主要内容如下:建立了涡旋波流动的实验测试装置,在该装置上产生了明显的涡旋波流动。通过改变槽道中流体流动Re(Reynolds)数和St(Strouhal)数的大小,测量并分析了各参数下涡旋波流动的流场特性。研究发现:在上下壁面处依次形成的旋涡,经过一段时间后不断长大,最后充满整个槽道,反向流动时,又将旋涡从中心挤向相对壁面,使其迅速消失,该规律呈周期性变化。固定Re数,当St数减小时,涡旋波流场中旋涡个数、旋涡尺寸和波长均增加,但涡心处的涡量和剪切应变减小;St数一定,随着Re数的增大,旋涡个数先增加后减小,涡心处的涡量和剪切应变几乎成正比关系增加。同时,本实验还对不同高度和不同扩张方式的槽道分别进行研究。研究发现,槽道高度越小,越有利于形成涡旋波,且旋涡个数增多;槽道直角扩张方式相对于45°扩张方式,其槽道内主导涡附近更易诱导出次生涡。本文对涡旋波的混合特性及机理也进行了初步分析,并且将实验结果与数值计算结果进行比较,两者规律大致吻合。本文的研究结果对于了解涡旋波流场的流动特性具有重要的意义。同时对即将开展的涡旋波流场的传质实验研究,也提供了一定的理论基础。