排放角度对平面负浮力射流的影响及射流远区特性分析

采用κ-ε湍流模型和混合有限分析算法,对静止环境中多排放角度的平面负浮力射流进行了数值模拟,分析了射流角度和出口密度弗汝德数对负浮力射流特征量的影响,给出了考虑排放角度的最大上升高度计算公式.分析了垂直射流的远区特性,高密度流体以异重流形式向下游流动.     

倾斜入射的横向紊动射流温度场的数值模拟

基于控制容积法,采用Realizablek-ε湍流模型对135°倾斜入射的横向紊流射流流场下游的流动和传热特性进行了数值模拟。通过比较和分析不同吹风比对横向紊动射流温度场的影响,结果表明:随着吹风比的减小,射流对主流温度场的影响范围沿垂直方向和沿横向减小;低速度比时,射流对近下游区壁面附近的温度场的影响较大,但对远下游区的影响并不好于较高吹风比的情况;在不同的吹风比时,近下游区受到射流的影响都是最大的,且射流在近下游区域的流动发生了分叉现象。     

浅水流动环境中垂向缝隙射流的数值模拟

为探求浅水流动环境中缝隙射流的流动规律,提出射流的影响范围公式与流动转变条件.应用体积率（VOF）方法跟踪处理自由水面,利用重组化群（RNG）紊动动能-紊动耗散率（k-ε）模型,对浅水流动环境中垂向缝隙射流进行数值模拟.研究流速分布和自由水面位置,对比数值模拟与物理模型试验结果,分析流动转变条件.结果表明,计算结果与试验结果吻合较好,射流出口断面垂向流速分布符合半无限域中射流流速的衰减规律,流速场分布及自由水面位置在小流速比、临界流速比及大流速比下存在不同特性,自由水面隆起高度和流速比、水深比有关,射流对上游的影响距离随流速比增大而增大.     

多孔仿生射流表面减阻特性数值模拟

利用RNGk-ε湍流模型对流体在多孔仿生射流表面上的流动特性进行了数值模拟。结果表明:减阻率和流速比呈线性关系,流速比越大减阻效果越好,最大减阻率为59.02%;单孔射流表面中心线上的摩擦阻力系数先减小后增大,局部减阻率最大为111.8%;射流孔越多,减阻效果越好。探讨了仿生射流表面减阻机理:射流通过改变其表面附近的流场结构,使得边界层黏性底层的厚度增加,垂直于壁面的法向速度梯度减小,达到了显著的减阻效果;同时产生稳定的流向涡结构,并在壁面处形成小的二次涡,抑制了流体间的动量交换,减小了摩擦阻力。     

水垫塘冲击射流附壁区的水力特性

采用粒子成像测速技术(PIV)获得了水垫塘冲击射流全域瞬时精细流场,并在此基础上,对附壁射流区的流速分布规律和水流紊动特征等水力特性进行了系统研究.结果表明:在附壁射流区,射流横向断面的流速、紊动强度分布呈自相似分布规律,具有自由射流的特征;在射流纵向,流速随着流程增加而线性减小,射流半扩展厚度和紊动强度随流程增加而线性增大;并提出了描述附壁射流区射流横向断面流速、紊动强度分布规律的方程,同时得到了附壁射流区射流纵向上流速、半扩展厚度和紊动强度沿流程变化的计算公式.     

喷嘴偏心距对射流泵性能影响的数值模拟

对射流泵内部流动进行了数值模拟,计算了射流泵在不同喷嘴偏心距下的性能参数,分析了射流泵喷嘴轴线偏离泵体轴线的偏心距对其性能和流场的影响.结果表明:喷嘴偏心距对射流泵大流量比工况的性能有较大的影响,而对小流量比工况影响较小,可忽略不计;随着偏心距的增加,射流泵效率最高点下降并向流量比小的方向移动.在工程应用中,射流泵同轴度精度要求可以定为12级以上.     

射流主动流动控制对舰船甲板流场的影响

随着舰船的发展和大量应用,舰船甲板流场的分析与控制的重要性进一步凸显出来。为改善舰船甲板流场,提出了一种新型的基于射流装置的主动流动控制方法,并以直升机桨盘位置为例分析了不同射流装置参数对于直升机桨盘流场优化的效果。首先基于Navier-Stokes方程建立了舰载直升机甲板流场的数值模型,以研究基于射流主动流动控制对舰船甲板流场的影响。然后该方法选取k-ε湍流模型,并通过算例验证了方法的有效性。最后模拟得到添加射流装置的舰船甲板流场流线与速度分布,结合流场信息对旋翼受力的影响对比分析了加装射流装置对舰船甲板流场的流动控制作用。结果表明：上射流的添加可以使得甲板流场中回流区的影响范围减小,从而使得桨盘流场速度梯度减小;桨盘流场速度梯度的减小可以有效降低旋翼气动力变化和响应水平;不同的来流角下添加上射流装置均能通过控制甲板流场从而减小响应,提高直升机的安全性。射流速度对流场控制效果影响显著,应结合射流装置安装位置选取最优射流速度从而达到较好的控制效果。     

错排射流冲击受限短通道内流场的实验研究

用五孔针对简化后的涡轮叶片错排射流冲击受限短通道流场进行了详细的测量,着重研究受限通道内各截面的流动规律,以及射流孔错排布置、出流孔、通道高度比和射流雷诺数对通道流动特性的影响。实验结果表明:通道高度比的变化会显著改变通道内的流场结构;在同一高度比下,射流雷诺数变化对流场结构的影响很小;出流孔的抽吸作用使附近气流加速并在通道内出流孔位置形成一局部低速区;受错排射流诱导及冲击靶面后壁面射流反卷通道内形成漩涡,使高速气流向通道侧壁甚至孔板面集中,该结果有助于深入了解错排射流受限通道内冲击冷却的内在机理。     

气液交叉射流动力学行为的基础研究

为了模拟燃油在高速喷嘴内的快速蒸发混合过程,基于Eulerian-Eulerian方法,用RNGk-ε湍流模型建立了高速喷嘴内两相流流动的数学模型,数值模拟了高速喷嘴内气液两相交叉射流的流动规律.改变气液动量比和韦伯数等条件下的两相流场计算结果表明:动量比增大3倍时横向穿透深度略有增大;而较大的韦伯数能起到强化横向射流...     

射流陀螺流场的有限元分析

针对射流陀螺敏感元件内的流场进行了有限元分析。采用有限元方法,利用ANSYS—FLOTRANCFD软件,通过建模、划分网格、加载和求解等途径,计算了敏感元件内的流场分布。计算结果表明：由喷嘴喷出的射流柱呈喇叭状扩散,由出气孔排出时,射流流速衰减为喷嘴处流速的28．4％;出气孔截面气流最低流速为最高流速的19％;其余未经出气孔排出的部分滞留在敏感元件内形成了涡流。     

不同入射角横向紊动射流流场的数值模拟

采用RNGk-ε湍流模型和标准k-ε对射流出射角度α=25°、35°、45°的横向紊动射流流场进行了数值模拟,结合SIMPLEC算法求解了适体坐标系下的控制方程,近壁区流动采用两层模型的壁面函数法处理,结果给出了射流与主气流速度比M为4、6和8时的速度场和湍动能。结果表明:M和α值是影响横向紊动射流的重要因素,M值增加,射流对主流场影响区域增加,α值变化,射流对主流场上游影响区域较大;并且通过与实验数值的比较,发现RNGk-ε模型对横向紊动射流流场的预测能力比标准k-ε模型有所改进。     

悬浮柱状体在圆射流中运动的研究

首先用三维涡方法模拟随时间发展的射流场，然后用Lagrange颗粒轨道模型模拟柱状粒子在圆射流场中的运动。通过对不同流场Re数、粒子St数、粒子长径比情况的计算，说明射流场具有很强的携带柱状粒子的能力。随着射流住下游发展，初始随机分布的粒子呈现出局部聚集的现象，并且逐渐出现最优取向．在小Re数流场和小长径比粒子的情况下，粒子位置分布更均匀，取向分布更随机。大St数的粒子位置分布更均匀，占优取向更明显。所得结果对工程应用有指导意义。     

气雾两相受限射流特性的研究

本文采用自由射流理论研究了有限空间中气雾两相射流的流动特性,考虑雾相的存在对气相流速的作用,并由此推出了受限气雾两相流气速分布和雾相浓度分布计算方法,结果表明雾滴的卷入对气流的流动起到了阻滞作用,使其流速减小,在此基础上对受限射流在排出口附近存在的分离面进行了讨论,并采用单颗粒动力学模型求解了雾滴的速度分布,得知当雾滴的直径dp=5μm,在距喷嘴出口30mm的地方将雾滴加入到出口气速u0=140m/s的气相射流中时,雾滴在15mm左右的距离内就能被加速与气流等速,最后经过实验论证得知模型计算值与实验值吻合较好,该模型能较好的体现有限窨中的气雾两相射流特性。     

同心环管圆孔射流流动特性的数值模拟

采用标准的k-ε模型及混合有限分析法对均匀横流条件下三维受限同心环管中单孔和双孔的横向紊动射流流动进行数值模拟.分别得到单圆孔不同流速比下的射流轨迹线与数学表达式、双圆孔不同间距下的速度场.结果显示：射流比越大,射流深度越深,射流越不容易发生弯曲;射流横断面上速度最大值的偏离程度随横流距离的增加而增大,但增大率越来越小;双孔射流孔间距影响射流轨迹线,由于前一个射流的遮挡作用,后面射流更不容易发生弯曲.     

横流中紊流射流的三维数值模拟

从空间平均的非恒定三维不可压缩Navier-Stockes方程出发,采用Smagorinsky涡粘性模型模拟湍流,对横流中的射流进行了数值模拟.数值计算中采用了原始变量法,偏微分方程组的空间离散采用Galerkin有限元法,时间离散则采用半隐式.结合水槽实验,对比分析了无浮力和存在浮力两种流动情况下的射流流速场、射流轨迹线以及轨迹线上的流速.计算结果与PIV的实测流场比较表明,计算基本反映了实际的射流流动特点.计算与PIV实测流场得到的射流轨迹线基本一致,轨迹线上的流速两者相差一般在5%左右.     

混合有限分析法对加热Poiseuille流的数值模拟及分析

加热Poiseuille流是晶体生长控制技术中常见的一种流动,用混合有限分析法对之进行数值模拟,给出了流场的流线、涡量、压力和温度的等值线图;并给出了雷诺数和密度弗汝德数的倒数与产生漩涡的关系曲线.     

表面介质阻挡放电等离子体流场PIV实验研究

为深入理解等离子体气动激励诱导射流形成的物理机制,采用微秒脉冲和正弦交变2种激励电源,在不同压力下进行了等离子体气动激励诱导空气流动的PIV实验研究,获得了表面介质阻挡放电（surface dielectric barrier discharge, SDBD）等离子体气动激励诱导流场。实验结果表明：微秒脉冲激励器放电均匀性优于正弦交变激励器放电;微秒脉冲SDBD诱导流场射流方向与正弦交变SDBD诱导流场射流方向相反,射流从植入电极指向暴露电极;11700Pa压力下微秒脉冲SDBD诱导射流流场具有双向性质,流场结构为∽型,并对SDBD体积力分布进行了分析。     

多孔横向紊动射流流场的数值分析

基于控制容积法和协调一致的求解压力耦合方程的半隐方法(SIMPLEC),应用 Realizableκ-ε紊流模型,对单圆孔、双圆孔和四个圆孔的横向紊动射流流场进行了数值模拟,分别得到了射流与主气流速度比 R 为4和6的速度场。结果表明:射流比 R 越大,射流越不容易发生弯曲;在多孔射流中,水平方向速度 u 变化明显且幅度较大,并出现了多个极值点;射流孔后存在尾迹区,第一个射流孔后,"孔吸现象"更加明显;由于前一个射流的遮挡作用,后面的射流更不容易发生弯曲。     

大涡模拟气固两相三维湍流射流

为了研究三维矩形射流中拟序结构的空间演化和颗粒扩散特征，建立了气固两相矩形射流流场内气体、颗粒两相运动的大涡模拟数学模型，并在此基础上完成了对流动雷诺数等于11 500的气固两相射流的数值模拟.采用亚网格应力模型模拟气相场,并用Lagrangian方法跟踪了颗粒相运动.模拟结果显示了流场流向涡拟序结构随时间发展的演变过程，同时给出了气流相三维拟序结构作用下微细颗粒在整个流场空间中的运动扩散特性.     

脉冲液-气射流泵能量平衡理论研究

运用能量平衡分析法导出了脉冲液-气射流泵内能量损失的压力比表达式,对其主要流动部件的能量转换和耗损进行研究,分析其传能及传质的机理和主要影响因素,从而验证了脉冲射流是提高液-气射流泵效率的有效途径.