水下自激吸气式射流装置流动特性及性能研究

运用欧拉气液两相流模型和RNG k-?湍流模型,对水下自激吸气式射流装置水气两相流动特性进行数值模拟,研究了装置吸气和不吸气条件下内部压力分布、水气两相流速分布以及水气混合过程;开展了装置射流冲击性能试验,分析了装置的冲击力和冲蚀效果的变化规律。研究结果表明:与不吸气相比,装置吸气后内部压力接近大气压;吸气后射流核长度和下喷嘴出口断面流速明显大于不吸气;水气完全混合后,在射流核两侧的漩涡区,气相浓度较高,从射流核到漩涡区气相浓度逐渐增大;装置计算吸气量、典型测点压力与试验结果吻合较好;不同围压和靶距下,装置吸气后靶心及附近位置冲击力明显高于不吸气,说明了装置产生了聚能效应;装置吸气后冲蚀深度和冲蚀体积明显大于不吸气,但冲蚀表面积略有下降。     

水下自激脉冲射流喷嘴的吸气性能试验研究

运用自行研制的试验装置对水下不同结构参数的自激吸气脉冲射流喷嘴的吸气性能进行试验,研究了喷嘴的上下喷嘴直径、腔径和腔长等不同的组合配比对喷嘴吸气量的影响,以及喷嘴吸气量对喷嘴冲击性能的影响。结果表明:喷嘴吸气是提高水下自激脉冲射流冲击性能的有效途径,喷嘴的相对冲击力随着喷嘴吸气量的增加而提高;在较优的喷嘴结构参数配比范围内,喷嘴的吸气比率最大;最佳吸气比率的喷嘴面积比、相对腔长和相对腔径配比范围分别为3.5~4.0、8~9、11~12.5。     

自激吸气式脉冲射流装置压力及流动特性的研究

利用自制的射流试验平台对自激吸气式脉冲射流装置进行了冲击试验,测量了装置腔体上典型测点压力和靶心冲击力时间历程,运用高速摄像技术观测了装置内部水气流动过程,分析不同结构参数和运行参数下典型测点压力与冲击力脉冲效果,研究了典型测点压力、冲击力脉冲效果与水气流动过程之间的关系。研究结果表明：腔长、下喷嘴直径、工作压力和围压对吸气量有明显的影响;腔长和下喷嘴直径对碰撞体测点压力脉冲效果、冲击力时均值及其脉冲效果均有较大影响,存在着最佳结构参数使装置吸气量、冲击力时均值最大且脉冲效果最好;工作压力和围压对冲击力时均值及其脉冲效果影响较大;装置吸气后腔内形成了气水旋转涡团,气水旋转涡团与碰撞体测点压力和冲击力脉冲效果存在着明显的对应关系,解释了装置产生脉冲射流的原因。