入口扰动频率对矩形射流影响的大涡模拟

为研究入口扰动对矩形射流的影响,对不同扰动频率下的三维矩形射流进行了大涡模拟,用分布投影法求解动量方程,对压力泊松方程采用FACR直接解法。计算结果预报的速度在横向的单峰分布和速度半宽沿流向的近似线性增长与实验结果吻合良好。计算结果表明扰动频率为射流的本征频率fe=0.22时射流的卷吸作用最强,而高频扰动则抑制卷吸作用;激励频率接近本征频率时射流提前出现速度在展向的马鞍型双峰分布,更早趋于圆射流形态。进一步的流场二维和三维瞬态涡结构图谱表明:上述现象与f=0.1和f=0.22时射流近场更频繁卷起、更丰富的大涡结构存在密切关系,正是这些大涡运动不断地在横向卷吸入外界流体,实现射流在横向的迅速扩展。

空间发展超音速混合层入口扰动的最不稳定波方法

可压缩混合层的大尺度涡结构及其演化过程与来流扰动密切相关。该文首先对来流扰动为白噪声扰动的二维空间发展超音速平面混合层进行了数值模拟,并对流动初始失稳区域的瞬时y方向速度信号进行Fourier分析,来获得流动最不稳定波频率,以该频率来构造入口扰动。结果表明:与白噪声扰动相比,应用相同均方根的最不稳定波扰动能更有效激发混合层的发展,使流场起涡位置明显提前,使脉动时均统计量更快达到自相似。要达到相同的起涡位置,白噪声扰动均方根是最不稳定波扰动均方根的13倍左右,这与不可压流的350～500倍相比,要小得多。

入口扰动对圆湍射流流动大涡模拟预报的影响

运用大涡模拟方法分别对不加扰动和加扰动的圆湍射流流动进行了数值模拟,比较了两者在大尺度涡结构的演化过程以及时均速度和湍流强度等统计结果方面的预报差异,并与实验结果进行了对照。模拟结果表明,施加了入口扰动的模拟结果在物理真实性方面和统计结果的准确性方面均要明显优于未加扰动的模拟结果。分析了不加扰动和加扰动模拟的本质差异,指出准确预报实际圆湍射流流动应采用施加入口扰动的三维模拟。

入口扰动数据周期对湍流预混射流火焰直接模拟的影响

该文对湍流平面射流预混火焰进行了直接数值模拟。射流入口的扰动速度数据依据各向同性衰变湍流的能谱生成,研究了扰动数据周期的选取对模拟结果的影响。表明当入口扰动数据的周期大于总的计算时间时,得到的不同时刻的瞬态模拟结果有较明显的差异,并得到了时均定常的气体平均温度、速度和组分浓度分布。而当扰动数据周期小于总的计算时间时,入口扰动数据的周期性会对模拟结果产生影响,导致瞬态结果出现周期性。