喷嘴收缩角度对气固两相受限射流颗粒运动特性的影响

颗粒运动特性是深入理解颗粒弥散和气固混合的关键，采用粒子图像测速仪(PIV)对不同收缩射流颗粒运动行为进行了研究；考察了喷嘴收缩角(α=20o,40o,60o,80o)和气体射流速度对颗粒轴向速度、径向速度和相干涡结构的影响。结果表明：与无收缩直管射流相比，喷嘴收缩效应使射流近场气固相间存在较大的轴向滑移速度，颗粒做加速运动。喷嘴收缩产生径向速度分量，使颗粒向射流轴线聚集，形成斜向撞击流，促进了射流动量由轴向向径向的转化。径向速度分量随喷嘴收缩角的增大而增大。气体射流速度增加，颗粒速度的滞后性和相间弛豫时间延长，加速区下移。喷嘴收缩加剧了射流剪切层的不稳定性，促使剪切层振荡卷起形成大尺度和高涡量的轴对称涡环。