真空喷射射流流场的Fluent模拟分析

为了对真空射流流场进行研究,应用Fluent软件并基于VOF（volume of fluid）方法、k-ε标准湍模型及PISO算法,对不同喷口直径及入射压力的直射式锥型流道喷嘴的射流流场速度和湍流运动分布进行了数值模拟分析.结果表明：1）入口压力相同,喷嘴直径越大,射流与周围介质间的速度梯度越大,可促进射流的扩散和液滴破碎后的尺寸均匀分布;2）喷嘴直径一定,入口压力在10~15 MPa内,射流湍流强度分布达到最佳状态,射流流场较好;3）如果不考虑材料的溶解性,相对于三氯甲烷和四氯化碳,丙酮作为溶剂时的液体喷射雾化效果较好,适于制备质量较好的高分子薄膜.

尾喷管内部及其射流流场的数值模拟

通过求解三维 N- S方程 ,对某型发动机尾喷管在亚临界及超临界状态下的性能进行了数值模拟 ,尤其对喷管射流流场及其对喷管内部流动的影响进行了研究。差分格式采用具有 TVD性质的三阶精度的 Godunov格式 ,射流场及内部流场间采用分区算法。数值试验表明 。

固体火箭发动机燃气射流流场和声场数值计算

燃气射流噪声是固体火箭发动机工作过程中的主要噪声源之一,射流流场的参数对其产生的射流噪声有重要影响。通过大涡模拟(LES)对不同尺寸喷管形成的超声速高温射流进行了三维非稳态数值模拟,随后在合适的声源面中,采用FW-H(Ffowcs Williams-Hawkings)声学模型和傅里叶变换得到了燃气射流噪声声压级的空间分布。计算结果表明,随着喷管尺寸增大,超声速射流核心区变大,喷口流场波节数增加,对喷管尾流场的影响域扩大,其产生的射流噪声也增强;燃气射流噪声辐射有较强的指向性,在射流轴向30°角方向噪声声压级最大,与相关文献中的试验结果比较吻合。研究结果可为后续固体火箭发动机降噪设计提供参考。

超声速流动中横向射流流场的影响参数

采用高精度的WeightedENO格式 ,结合两方程湍流模型 ,准确模拟了二次射流形成的干扰流场 ,详细地描述了平板上单股射流干扰流场和喷管扩张段二次射流干扰流场中的激波、流动分离和旋涡运动 ,同实验结果进行了比较。探讨了射流 /主流总压比、射流宽度、以及射流与来流夹角对射流穿透深度、分离距离等影响 ,揭示了二次射流推力矢量控制干扰流场的控制机理。

可压缩轴对称射流流场近区的数值模拟

采用高精度差分方法对二维轴对称可压缩射流流场进行了数值模拟 ,研究了大尺度涡结构的形成和发展过程及其在射流发展过程中的作用 ,计算结果显示了射流失稳后首先出现Kelvin Helmholtz非稳定特征 ,之后向下游发展的过程中 ,非线性效应的增长导致涡的配对和对并 ;指出射流场中压力波动的分布是大尺度涡结构分布的直接结果。

ADV技术测量圆射流流场紊动特性实验

利用 ADV(Acoustic Doppler Velocimeter)技术对静止环境条件下圆射流流场紊动特性进行了研究 .通过专门的 Win ADV系统分析软件获得了射流横断面上流速的紊动强度、偏斜度、平坦度及雷诺应力的分布 ,轴线流速紊动强度的变化和射流瞬时速度变化等紊动特性 。

激励器结构对三电极等离子体高能合成射流流场及其冲量特性的影响

等离子体激励器以其结构简单、响应速度快、环境适应性强等优势,已成为主动流动控制技术和流体力学研究的前沿与热点。相比于传统两电极激励器,三电极等离子体高能合成射流激励器具有更高的能量效率,形成射流冲量更大,有望成为新型快响应直接力产生装置。为揭示激励器结构对射流流场和冲量特性的影响规律,进而优化激励器结构参数,利用电参数测量装置、高速阴影系统及自主设计的单丝扭摆式微冲量测量系统对不同射流孔径、腔体体积和电极间距的三电极激励器放电特性、射流流场及其冲量进行了实验研究。为对比激励器在不同工况条件下的工作特性,定义无量纲能量沉积ε和无量纲射流冲量I*,并分析了激励器结构参数对ε和I*的影响。结果表明对于给定无量纲能量沉积ε,激励器存在最优射流孔径;激励器无量纲能量沉积ε和无量纲射流冲量I*随腔体体积增加而减小,随激励器电极间距增加而增加;射流强度及其流场影响区域随腔体体积增加而减小,随激励器电极间距增加而增加。对比不同腔体体积和电极间距工况条件下I*随ε的变化可知,为设计具有较好射流冲量水平的激励器,在相同无量纲能量沉积ε条件下,应尽量增大激励器无量纲射流冲量I*。当设计激励器无量纲能量沉积ε小于初始工况时,应增大初始工况激励器腔体体积使无量纲能量沉积ε降低至设计值;当设计激励器无量纲能量沉积ε大于初始工况时,应增大初始工况激励器电极间距使无量纲能量沉积ε增加至设计值,使设计激励器具有较好的射流冲量水平。

风琴管喷嘴喉部结构对射流流场流动结构影响的数值研究

本文提出了一种采用间歇涡环模型描述射流流场的大尺度流动结构特性，并依据边界元方法优化设计风琴管等自激振荡型喷管的内流结构曲面和其喉部结构的数值实验方法。计算结果表明内流过渡曲面为棉球面而出口形状为锥面的风琴管式喷嘴喷射出的圆形射流流场具有良好的大尺度涡环结构。

船用布风器冬季工况射流流场模拟及试验研究

针对冬季工况下船用布风器的射流流场进行CFD数值模拟计算和风速试验,通过试验结果与模拟结果的对比发现,布风器射流流场的模拟结果和试验结果在上浮流动和贴附流动方面表现出一致性,在射流风速的衰减趋势方面吻合良好,验证CFD数值模拟方法在船舶舱室气流组织研究方面具有可靠性,为船用布风器数值模拟边界条件的设置提供参考。

熔喷双槽形喷嘴气体射流流场研究

从点涡的性质出发,研究了涡偶代替射流的可行性,推导了两射流合成的理论公式,并用实验测定数据验证了该公式的可靠性。该公式预测的纤维直径与经验公式的预测结果几乎完全相同。

受限射流流场热量传递特性的实验研究

锅炉煤粉燃烧往往是通过煤粉与空气混合后喷射进入炉内卷吸高温烟气而预热、着火的,其着火过程的早晚与射流和烟气间的热量交换情况关系极大.而这种交换实质上就是射流流股与被卷吸的气流之间的质量、动量和热量传递的结果,在湍流情况下这三者之间是相互影响的.尽管对湍流射流的研究比较成熟,有大量的文献资料可以查阅,然而由于射流流场的复杂性,大多数结果很难直接应用于具体的实际情况.如上所述,要计算射流与卷吸气流间的热通量就是一件较困难的工作.有鉴于此,本文对受限平面射流流场进行了实验测定,以模拟炉内冷态流动情况,而重点放在射流流股与外卷吸气流间的热量传递过程的测量与计算.实验的具体做法是用热线风速仪和热电偶测定流场的速度、脉动速度、温度及温度梯度,并结合湍流单方程模型计算出射流流场的热流分布,尤其是扩散热流的分布.

微旋一次风和上下二次风交叉射流流场特性的实验研究

相互平行的自由射流组中 ,由于射流间的相互混合和影响 ,使射流组中每一个射流和单个的自由射流的流动规律有很大差异。通过冷态模化试验 ,研究了矩形喷口的二次风对具有预燃室的直流和旋流组合的同轴环形射流一次风水煤浆燃烧器流动特性的影响 。

带哨嘴喷嘴射流流场的离散涡模拟

采用离散涡方法模拟了两种不同形状哨嘴的喷嘴出口流场旋涡结构和压力分布。模拟结果表明 ,射流在喷嘴出口和哨嘴出口形成的旋涡结构在流场及其他涡元的作用下 ,向下游运动 ,在流场中某个地方形成低压区 ,这有助于诱发空化现象。对两种不同喷嘴的出口流场进行比较发现 ,哨嘴形状对形成的射流流场的旋涡结构有很大影响。因此 。

用“换算法”分析矩形喷管射流流场

应用“换算法”对矩形喷管射流流场进行了数值分析,通过计算与实验结果对比可以看出,“换算法”在分析矩形喷管射流特性方面具有足够的准确性。

雷诺数对淹没冲击射流流场影响的数值预测

采用标准kε模型和壁面函数法,对淹没条件下清洗液射流冲击平板的半封闭流场进行了数值模拟,将3种不同雷诺数的冲击射流流场的计算结果与激光多普勒测速仪的测量结果进行比较,评价了标准kε模型的预测性能,初步探讨了入口条件对计算结果的影响。计算结果表明,在冲击射流靠近冲击板的下游区存在环形回流区,环形回流中心位置随雷诺数Re的变化而有规律性地移动。

用离散涡方法模拟喷嘴出口射流流场的数值模型

根据流体力学原理，用离散涡方法建立了在复平面上模拟喷嘴出口流场的一套完整模型。在此基础上，用ＦＯＲＴＲＡＮ语言编写了计算机程序，模拟了喷嘴出口流场的速度分布，利用涡元矢量图对计算结果进行了分析，得出了射流在喷嘴出口分离流动及流场中旋涡形成及发展的规律。射流在有锐缘的地方会发生流动分离，形成的剪切边界层逐渐卷起，形成旋涡结构。在喷嘴出口与哨嘴出口处形成的旋涡结构，在势流流场和其它涡元的作用下逐渐向下游运动，并向两边扩散。由于粘性扩散及计算误差的影响。

不同喷嘴结构下水射流流场及破岩特征数值模拟

为了获取高压水射流流场结构参数,优化喷嘴结构以及研究岩石破坏特征,采用了CFD方法对高压纯水射流流场结构、射流核心区长度以及速度分布进行研究,并采用ALE方法研究了高压水射流破岩特征。研究结果具有一定的参考价值。

导板式扇形喷嘴清洗射流流场的数值模拟

为了提高导板式扇形喷嘴射流清洗效率和清洗质量,优化喷嘴结构,针对以水为单介质流体的导板式扇形喷嘴的流场特性,利用Pro/E软件建立了不同导流距离、导流面倾角和清洗距离的三维导板式扇形喷嘴模型.采用标准k-ε模型,并运用ANSYS Workbench软件对导板式扇形喷嘴的流场速度、压力等物理量进行了射流流场数值模拟.在边界条件和初始条件相同的情况下,分析了导板式扇形喷嘴在不同结构参数和不同清洗距离下的射流特性变化规律,从而为导板式扇形喷嘴的设计和优化提供了一定参考依据.结果表明:随着导板式扇形喷嘴倾斜角度θ的增大,打击在清洗件上的压力值逐渐减少,相反清洗范围则逐渐增大;随着清洗距离的增大,被清洗件轴线上压力逐渐减少,同时清洗范围有小幅度的增大;在20°的扇形倾斜角度、15和25mm的导流距离及80~120 mm的喷头清洗距离下,导板式扇形喷嘴的清洗效果最佳.研究结论可为扇形喷嘴的设计和优化提供参考.

圆形喷嘴水射流流场及形态结构特征分析

为改进和优化圆形喷嘴水射流技术在煤矿中的应用,基于圆形喷嘴射流结构与速度分布理论,运用COMSOL数值模拟软件,并借助高速摄像技术,分析圆形喷嘴水射流流场及形态结构特征。结果表明:圆形喷嘴水射流结构分为初始段、过渡段、基本段和消散段,射流具有扩散性;水射流轴线速度分布均具备分段函数特性,该速度是出口压力和射流头到喷嘴距离的函数,而射流断面速度分布具有自模性,各断面速度分布可视为高斯分布;水射流在切割、冲蚀煤岩体初始会有约400 ms的冲击滞后,在400~800 ms之间主体结构形成,800 ms之后整体结构趋于稳定。

喷管射流流场的数值模拟方法综述（一）－RANS方法简介

本文主要讲述了国外CFD对喷流流场的研究现状。无论是简单的还是非常复杂的喷流流场数值模拟，一直沿用了雷诺平均的N—S方程方法（Reynolds—Averaged Navier—Stokes，RANS）。RANS方法用一个湍流模型代替了所有的湍流脉动效果，这种方式对于具有显著的三维性、压缩性和高温效应的喷流流场来说具有一定的局限性。这里主要介绍了RANS方法为了提高其模拟精度而采用的一些改进措施。