基于分离涡模拟的旋转射流流场结构特征分析

采用改进的分离涡模拟方法配合剪应力输运模型分析旋转射流涡结构、速度场、压力场的演化过程,探索喷嘴压降对大涡结构发展和湍流脉动波动的影响规律。研究结果表明:射流涡结构的发展可划分为Kelvin-Helmholtz不稳定性阶段、过渡阶段和旋转不稳定性阶段;旋流作用能够显著增强径向湍流脉动、增大射流扩散角,湍流脉动耗散是下游射流速度衰减的主要原因;随压降增大,射流速度和脉动幅度都相应增大,速度分布的对称性增强,沿轴线方向的压力脉动特征和涡旋输运强度显著增加,但当喷射距离超过约9倍无因次喷距后,提升压降并不能提高旋转射流的有效冲击距离,但可以增大旋流强度和射流扩散角。旋转射流更适用于需求大孔径的径向水平井钻孔、煤层气水平井造穴和煤矿巷道钻孔卸压等工程场景。

XX型发动机尾喷口射流参数的计算

通过过分析XX型发动机尾喷口射流的基本情况，根据Г．H．阿勃拉莫维奇的研究并结合XX型发动机的实际情况计算出XX型发动机尾喷口射流的速度分布规律、温度分布规律以及射流扩散角。

不同结构空化射流喷嘴流场特性对比

喷嘴类型与结构是影响空化射流性能的关键因素。通过CFD数值模拟方法探究了风琴管自振空化射流喷嘴、Helmholtz型空化射流喷嘴、角形空化射流喷嘴、中心体空化射流喷嘴和叶轮式旋转空化射流喷嘴的流场特性。开展射流喷嘴流场室内测试,以射流扩散角为评价指标,验证了数值分析的可靠性。根据不同结构空化射流喷嘴的流场特性和现场工程应用需求,给出了适用于不同场景的空化射流喷嘴类型推荐和说明。研究结果表明:风琴管自振空化射流喷嘴射流冲击压力高且稳定性强(最高冲击压力12.165 MPa),适用于钻井过程中辅助破岩场景;Helmholtz型空化射流喷嘴脉冲频率高(2.0 kHz)且空泡运移距离远,适用于老井洗井解堵处理场景;角形空化射流喷嘴射流扩散能力强且空化程度高,适用于油田废水处理中乳化油破乳场景;中心体空化射流喷嘴具有集中于出口中心的空泡群和7.047 MPa的射流冲击压力,适用于煤层气开采中煤层瓦斯解吸渗流场景;叶轮式旋转空化射流喷嘴具有倒“U”形速度分布和空化作用范围大的特点,适用于水合物开采中径向分支钻孔场景。研究结果可为空化射流喷嘴选型提供理论依据。

供油压力和滑油温度对某航空齿轮润滑喷嘴射流特性的影响

为了研究供油压力和滑油温度对喷嘴射流扩散角和射流流量的影响,采用基于FLUENT软件的大涡数值模拟方法对喷嘴三维射流流场进行了两相流仿真和单相流仿真,分别通过高速可视化和喷射滑油称重的方法测量了喷嘴射流扩散角和射流流量,并用测量结果对两相流仿真和单相流仿真进行了合理性验证.当供油压力和滑油温度作为多因素单变量分别在0.1~1.0MPa,50~110℃范围内增加时,射流扩散角在沿喷孔轴线距喷孔出口100mm范围内近似为零,并且射流流量非线性增加.结果表明：在喷嘴实际使用工况范围内,供油压力和滑油温度的变化对射流扩散角的影响很小;供油压力和滑油温度的交互作用对射流流量的影响较大;射流流量等值线上存在使供油压力和滑油温度的波动对射流流量的影响最小的供油压力和滑油温度组合.

某航空齿轮润滑喷嘴结构对喷嘴射流特性的影响研究

为了研究喷嘴结构对喷嘴射流扩散角和射流流量的影响,采用基于FLUENT的大涡数值模拟方法对喷嘴三维射流流场进行了二相流仿真和单相流仿真,分别通过高速可视化和喷射滑油称重的方法测量了喷嘴射流扩散角和射流流量,并用测量结果对二相流仿真和单相流仿真进行了合理性验证.当喷嘴长径比大于2且喷孔轴线与喷孔上游管道轴线的夹角在0°~90°之间时沿喷孔轴线距喷孔出口100mm范围内射流扩散角近似为零,且增加喷孔直径、喷孔轴线与喷孔上游管道轴线的夹角或者减小喷孔轴向长度均会引起射流流量的增加.结果表明：当喷嘴长径比大于2且喷孔轴线与喷孔上游管道轴线的夹角在0°~90°的范围内变化时对射流扩散角的影响很小;喷孔直径、喷孔轴向长度和喷孔轴线与上游管道轴线的夹角通过影响局部损失和沿程损失,从而影响喷嘴射流流量.