同轴喷管自由射流中的异质凝结特性

尾迹云广泛出现在空中交通工具活动中,为了描述尾迹云的形状、数密度以及尺寸分布等特性,以同轴喷管为研究对象,采用了基于求积矩方法的欧拉-欧拉法以及k-ωSST湍流模型对伴随异质凝结过程的同轴喷管自由射流进行数值模拟,分析了尾迹云的形成机理以及凝结射流流场的流动特性,并获取了尾迹云的特性参数.结果表明,颗粒在湍流扩散作用下,颗粒的数密度在射流主体段与气相组分具有近似的扩散现象;异质凝结过程中颗粒尺度增长剧烈,消耗大量的水蒸气,使得射流中水蒸气组分降低,以及颗粒数密度分布与颗粒相体积分数的分布出现错位现象,但水蒸气绝对含量小,凝结放热最高仅将射流温度提高了0.5 K,对射流发展的影响几乎可以忽略;由于计算域内颗粒体积的增长率远远大于其缩小率,冰晶颗粒不会在计算域内发生明显消逝,而将在远离射流的大气中缓慢消亡;计算域内的尾迹云形状随射流发展先呈圆环状,再呈鸭梨状,最后呈圆锥状,其粒径分布从分散向集中发展,最后呈近似正态分布,粒径主要集中在0.8–2.0μm,该范围的颗粒约占尾迹云内颗粒的83%.