恒定有压扩散流中的局部非稳态流动试验研究

试验研究了恒定二元水平有压扩散流中的局部非稳态流动现象。利用壁面丝线流动显示技术观测了局部非稳态流动现象,给出了发生局部非稳态流动的临界扩散角;利用三维点流速仪对局部非稳态流动的流速进行了数据采集,通过功率频谱分析和互相关分析,得出了非稳态流动的基本特征;探讨了局部非稳态流动的成因和条件。

恒定有压扩散流的大涡模拟

采用大涡模拟(LES)方法对恒定有压扩散流进行了数值模拟,对大尺度漩涡直接求解Navier-Stokes方程,小尺度漩涡采用标准Smagorinsky亚格子模型模拟.针对不同雷诺数下扩散段内的水流进行数值模拟,得到了各雷诺数流动时的时均速度场,分析了不同流态下扩散段内恒定有压扩散流时均流动特性.通过对不同流态下扩散段内连续瞬态流场的分析,探讨了不同雷诺数流动时扩散段内瞬态流场结构特点以及分离区内漩涡的变化规律,指出在恒定流状态下扩散段内存在流动的局部不稳态现象(主流的非周期性摆动),并对此现象进行分析.计算结果和试验结果吻合较好.

恒定有压扩散流局部非稳态现象数值模拟研究

三维数值模拟采用大涡模拟（LES）方法,小尺度涡的影响采用RNG亚格子模型。通过瞬时流场结构分析,发现在恒定流状态下扩散段内存在流动的局部非稳态（流动）现象。结合速度历时过程及其频谱分析,探讨了此现象产生的原因,指出扩散段内水流运动由低频摆动运动和高频脉动运动组成,主流的低频摆动是由分离区漩涡的横向振荡诱发的。基于不同雷诺数（Re=500-56000）及边壁扩散角度（5-10度）扩散段内水流运动局部非稳态现象的统计特征,指出对称边界条件下主流在扩散段内做准周期摆动,高雷诺数（Re〉7000）时其摆动的统计特征不受雷诺数影响;水平扩散段不产此现象的极限扩散角为7度。壁面压强历时过程的频谱分析表明,对称边界条件下扩散段内产生局部非稳态现象时,边壁压强的时域过程并不对称,但频域过程基本对称。计算结果和试验结果基本吻合。