均匀横流环境中铅直圆形射流数值研究

本文采用标准k ε模型及混合有限分析法对均匀横流环境中铅直圆形射流进行了系统的数值研究。所得射流轨迹线与实验资料吻合很好 ,且与理论分析得到的 (z D)∝ (x D) 1 3是一致的。文中得出了各种射流比情况下的射流轨迹线、对称面上射流影响区域内外边界线的统一表达式 ,得出了水平面上示踪质影响的最大宽度、射流横断面浓度最大值偏离射流中心线的偏离值与射流比的关系式 ,得出了沿射流轨迹线示综质浓度与质点所经相对路径长成线性关系的结果。还得出了射流是否发生附壁及产生分叉现象的界限值。

同向流中圆形射流的试验及数值分析研究

采用激光诱导荧光技术(laser induced fluorescence,LIF)对同向流动环境中圆形射流的标量物质浓度场进行定量化研究,获得同向流动环境中圆形射流的中心线浓度变化规律和沿程各断面上的时均浓度分布规律,并与同类试验研究成果进行对比验证。利用通用CFD软件F luent,建立同向流动环境中的圆形射流数值模型,采用可实现k-ε紊流模型封闭雷诺时均方程,计算结果与试验结果进行比较验证。研究表明,数值模型能有效地补充相应的试验研究工作,为将来更复杂的射流问题研究提供了可靠并且灵活的试验和数值研究平台。

横向气流中的液体圆形射流破碎实验

采用了高速摄像仪对横向气流场中的液体圆形射流破碎过程进行了研究.实验中使用的喷嘴喷孔直径为0.3 mm,研究液体工质采用水,液气两相动量通量比的范围为10.2～80.结果表明,射流表面初始波动是蛇形波动,在气动力作用下逐渐发展成螺旋状表面波,最终增长到一定程度使得液体断开.随着气流速度的增加,气动力在射流破碎过程中将取代表面张力而占据主导地位,而且螺旋状表面波幅值会随气流速度增加而增加.射流运动轨迹脉动幅度随气流速度增加而增强,随射流速度增加而减弱.同时给出了射流破碎位置坐标与液气两相动量通量比之间的关系式,以及射流液柱在破碎点之前类似抛物线的轨迹曲线公式.

圆形射流湍流场的大涡模拟研究

使用发展的大涡模拟并行程序,数值模拟了圆形射流湍流场,与实验值进行详细比较,对大涡模拟程序进行检验,并分析网格尺度对计算结果的影响。结果表明,大涡模拟计算的平均速度场和雷诺应力场与实验值符合得非常好,验证了该大涡模拟计算程序的可靠性和精确度。同时发现一阶统计矩受网格尺度影响不大,二阶及高阶矩与网格尺度有较大的关系,因此使用大涡模拟方法计算湍流及湍流燃烧问题应对网格依赖性进行必要分析,至少保证二阶统计矩具有较好的精度。

菱形自由射流与圆形自由射流流动特性的粒子图像测速研究

针对菱形和圆形2种不同出口形状的孔板自由射流,在出口雷诺数Re 72 000(速度使用射流平均出口速度Ue,特征长度使用当量直径De)的情况下应用粒子图像测速(particle image velocimetry,PIV)技术对空气射流在初始段和过渡段的流场进行测量,并对2种不同形状出口的射流流动特性进行对比分析。结果表明:与圆形自由射流相比,菱形自由射流有更强的混合和卷吸周围流体的能力,具体表现在菱形自由射流的势流核更短,速度衰减和扩散更快以及湍流强度更大;另外,在菱形射流中还出现了长短轴半值宽变换的现象。

有障碍圆形浮力射流的绕流流态研究

针对静止环境中有障碍圆形浮力射流出现的正常绕流现象与非正常绕流现象(反射与分叉现象),分析了其主要的3个影响因素:障碍盘直径D/d(D和d分别是障碍盘和射流出口的直径),射流出口密度Froude数以及障碍盘离射流孔口的距离H/d与发生非正常绕流之间的相互关系.得到了H/d=2,4,6,8在不同D/d值时发生非正常绕流的临界密度Froude数.对直径为D/d的障碍盘,当其离射流孔口的距离H/d达到某一值时,流动仅为正常绕流流态.基于大量计算给出了不同障碍盘所要求的H/d值,综合以上因素得到了临界密度Froude数的拟合公式.对非正常绕流中射流出现反射与分叉的规律性进行了探讨.对D/d=1的有障碍浮力射流进行的数值计算表明,所有工况下的流态均为正常绕流,并得到了不同H/D条件下的轴线稀释度.

极小尺寸圆形空气射流强化换热的实验研究

采用极小尺寸喷嘴进行了圆形空气射流的实验研究，测定了在不同雷诺数Ｒｅ和喷射间距对圆形空气射流冲击换热的影响．拟合得到了驻点换热的经验公式，并与己有文献结果进行了比较．实验测量了圆形空气射流换热系数径向分布，得到单调性变化的一般结果；实验还表明在一定的Ｒｅ和喷射间距下圆形空气射流换热系数径向分布出现层流向湍流过渡．

流动环境中三维圆形垂直浮力射流特性实验研究

为了揭示流动环境中三维圆形垂直浮力射流的规律,运用Micro ADV流速测量系统和温度测量系统对不同射流———来流流速比情况下的圆形垂直热水浮力射流进行了实验研究。在对试验所得的速度场、温度场资料进行整理的基础上,对流场的流动结构,射流中出现的分叉现象,射流轨迹线,湍动能等时均特性和紊动特性进行了分析。认为基于最大速度和最高温度的射流轨迹线是不同的,射流横断面上两高温区的夹角的范围同前人在空气中所作试验是一致的。表明试验结果是可信的,可以用于揭示圆形浮力射流的规律和数值模拟的验证。

圆形射流中心线上小尺度湍流的统计特性及其受高频噪声的影响

本文采用热线风速仪测量了出口雷诺数为Re(≡Ujd/ν)=20100的圆形射流的中心线轴向速度,其中Uj为动量平均出口速度,d为喷嘴出口直径,ν为运动黏性系数.在有效去除热线测量数据中的高频噪声后,作者对射流中心线上小尺度湍流统计量的变化规律进行了系统的分析.研究发现,射流在经过一定距离的发展后,其小尺度统计量逐渐进入自相似状态,湍动能平均耗散率ε随下游距离的增加以指数形式衰减,Kolmogorov尺度η,Taylor尺度λ与下游距离的变化呈线性关系,湍流雷诺数Reλ以及速度一阶导数的偏斜因子S与平坦因子K均趋于常数.与前人结果相比,本文所获得的湍流自相似关系式中的比例系数更为严谨、合理,同时作者还发现,相比于湍流的大尺度运动,湍流的小尺度运动能更早地发展到自相似状态,并且湍流最小尺度统计量的变化规律更具有普遍性.此外,本文还分析了噪声对这些小尺度湍流统计量的影响,对今后湍流小尺度研究的实验测量具有指导意义.

圆形液体浸没射流冲击驻点传热的数值模拟

对圆形液体浸没层流射流的流场结构和冲击驻点的单相传热进行了数值模拟．考虑的因素为喷嘴直径、喷嘴至冲击板距离、射流速度和加热面尺寸等．计算结果表明：冲击板上涡的位置随Ｒｅ的增加而远离对称轴．对于充分发展的管形喷嘴而言，驻点换热随射流出口Ｒｅ的增加和喷嘴直径的减小而增强；在５＜Ｚ／ｄ＜９内出现峰值，与加热面尺寸无关．

强润湿性液体在圆形断面喷嘴浸没射流冲击下沸腾的热滞后

系统地研究了液体在圆形断面喷嘴浸没射流作用下沸腾热滞后与射流冲击速度大小、液体流动方向、液体过冷度和喷嘴直径等因素的影响 .结果表明 :沸腾起始过热度随液体过冷度增加而减小 ,与其他因素无关 ,而温度过头值则随射流速度和液体过冷度减小而增加 .从强润湿性液体沸腾机理的角度对起始沸腾点的影响给出了相应的解释 .

有限空间内圆形射流时均流速特性研究（英文）

目的:圆形射流在实际工程中有着重要应用。本文旨在探讨弗劳德数(Fr)、跌坎高度和淹没度的变化对有界圆形射流时均流速在主流方向、横向和垂向上的衰减扩散规律的影响,对圆形射流的现有研究成果作进一步的补充。创新点:1.推导出圆形跌坎射流主流方向上流速与射流距离之间的关系;2.综合考虑了不同Fr、跌坎高度和淹没度对有限空间内的圆形射流流速分布的影响。方法:1.通过理论推导,验证流速测量方法的可行性和合理性;2.通过试验的方法,分析Fr、跌坎高度和淹没度的变化对圆形射流时均流速衰减和扩散的影响规律。结论:1.得出圆形射流主流方向流速衰减的公式;圆形射流的横向流速分布与高斯、柯西-洛伦兹分布吻合较好。2.当Re>1×104时,Fr变化对流速衰减影响较小。3.当X/d<10时,横向和垂向流速扩散与主流方向的距离呈二次方关系。4.时均流速最大值的位置与Fr和S/d无关。

处于过渡区的圆形负浮力射流最大射流高度的PIV实验分析

利用粒子图像测速(PIV-Particle Image Velocimetry)技术,对均匀环境流体中控制参数在2≤Fr≤8和100≤Re≤700范围内处于过渡区的圆形负浮力射流的最大射流高度进行了实验研究.通过回归分析,得到了无量纲最大射流高度z_(m)与Fr及Fr、Re两个变量组合的定量关系式.

横向气流中液体射流袋式破碎机理

采用高速摄像仪对横向气流场中的液体圆形射流袋式破碎过程进行了实验研究。实验所用喷嘴孔径为1.0mm,实验工质采用水。Wea范围覆盖11～23,液/气动量通量比q覆盖11～95。实验中观察了袋的形成及破碎过程。实验发现,袋的触发长度lonset/d与无量纲数In(q/Re)存在线性关系,而袋的触发时间则为常数;对袋式结构的进一步研究得出袋的破碎长度与液体射流速度无关,只与We数有关,且成线性关系,即破碎长度随着We数的增加线性减小。最后还给出了核心射流破碎位置与液/气动量通量比q的关系,无量纲化破碎位置横坐标为常数,而无量化破碎位置纵坐标随着In(q)线性增加。以上结果可以指导实际设计合理安排袋的触发、破碎点位置,改善雾化性能;在数值模拟上能帮助构建精确的初始雾化模型,提高模拟精度。

横流环境中射流的数值研究

本文采用标准的k ε模型及混合有限分析法对均匀横流环境中的铅直圆形射流进行了 (射流比 0 5～ 8)数值分析 .所得射流轨迹线与实验资料吻合良好 ,且与理论分析得出了各种射流比 (射流出流速度与横流速度之比 )情况下的射流轨迹线、对称面上的内外边界线的统一数学表达式 ,得出了水平面上示踪质影响的最大宽度、射流横断面浓度最大值偏离射流中心值与射流比的关系式 ,还得出了射流是否发生附壁及产生分叉现象的界限值 .文中数值结果清晰地显示射流背流面存在马蹄形的流动结构 .

等腰三角形湍流射流的流动特性实验研究

对喷嘴等效直径相同出口Reynolds数均为15000的3种等腰三角形(顶角分别为30,60和90°)以及圆形孔口射流进行了流场显示与速度场测量.结果表明:相比于圆形射流,等腰三角形射流的出口中心线速度衰减更快,湍流度更高,三角形射流卷吸周围流体能力显著增强.随着三角形顶角减小,近场区涡结构三维性更强,卷吸效果更明显.此外,对不同射流的中心线湍动能谱概率密度函数Taylor尺度和Kolmogorov尺度进行了分析讨论,发现出口形状对湍流小尺度运动的影响较小.

液膜射流和圆射流雾化过程的湍流演化特性

利用PIV技术,在相同喷射压力下对分属液膜射流和圆形射流的两种理论喷射类型的典型喷油器———涡旋喷孔和双喷孔喷油器的射流雾化的湍流演化过程进行了测量和分析,研究表明:在整个射流过程中,两种射流的空间相对湍流强度分布比速度分布发散,且集中分布在射流的上下边缘和根部区域;随着喷射时间的延长,射流流场的湍流强度值逐渐增大,且主要分布在涡旋射流的非前锋区域以及双孔射流的非前锋和非中心线区域;喷射开始后1.5ms和4ms时,涡旋射流中心区域的湍流积分尺度分量值较大,分别达到约6mm和7mm的量级,8ms时,涡旋射流流场的湍流积分尺度分布的发散程度比双孔射流明显,且雾化粒子速度方向与积分方向不同时得到的两个湍流积分尺度分量大小以及连续性等分布情况恰好相反;整个喷雾过程,雾化粒子y方向速度分量沿x方向积分得到的湍流积分尺度分量值均小于其他3个湍流积分尺度分量值且分布的不连续性明显。

流动环境中铅垂圆形负浮力排放的三维数值模拟

建立流动环境中圆形负浮力射流的三维k ε湍流模型,考虑浮力对射流的影响,结合试验资料进行数值计算,给出了不同射流比下的流线图和断面密度等值线图。发现了大射流比下喷口附近存在一个相对的低密度区以及射流撞击底部后向侧壁分流、密度分布呈现中间低两侧高的现象。

考虑射流破碎长度的喷头射程计算公式及其验证

射流破碎长度是影响喷头射程的一个重要参数。基于圆柱射流表面波线性不稳定性理论建立圆形射流色散方程，并计算得到射流破碎理论值。采用高速摄影技术测量射流破碎长度及射流表面波初始振幅。

雷诺数对圆形渐缩喷嘴湍流射流的影响

本文研究雷诺数(Re)对圆形渐缩喷嘴湍流射流的影响.实验在射流出口雷诺数为Re=4050—20100的范围内进行,分别测量了射流出口、中心线的平均及湍流流场以及部分径向剖面速度分布.所有测量均采用单热线恒温热线风速仪进行高频采样,所测流场范围在轴向上为0—30d(这里d为射流出口直径).虽然出口速度分布均为"平顶帽"形,但测量结果依然反映出Re对射流出口以及下游流场有强烈的影响.当Re小于临界值(～10000)时,平均速度场与脉动速度场均对Re有强烈依赖,大于临界值后则影响甚微.势核区长度、远场区速度衰减率及扩散率均与Re相关.