基于大渦模擬的噴射器流動(dòng)與工作特性研究.pdf

1、湍流一直是流體力學(xué)范疇內(nèi)研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)之一。圓湍射流也一直是研究者們關(guān)注的焦點(diǎn)。在圓湍射流中存在由于剪切層產(chǎn)生的擬序結(jié)構(gòu)，一般采用 RANS方法模擬的圓湍射流結(jié)果都只能得到時(shí)均流動(dòng)特征很難獲得湍流場(chǎng)中擬序結(jié)構(gòu)的演化過程。但大渦數(shù)值模擬方法（LES）計(jì)算過程主要是對(duì)于湍流中較大尺度的渦采取濾波函數(shù)法直接進(jìn)行計(jì)算，而對(duì)于湍流中存在的小渦，需要通過亞格子模型來(lái)封閉進(jìn)而模擬，從而使得計(jì)算過程中可以獲得更多的湍流信息，大渦模擬方法隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)

2、的提升，目前逐漸被廣泛采用，成為替代雷諾平均方法計(jì)算工程中湍流信息的主要手段。
　　本文借助于大渦模擬方法首先對(duì)圓湍自由射流流場(chǎng)的湍流特性與空氣動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了分析，得到的結(jié)果與經(jīng)典射流實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證，說(shuō)明了大渦模擬對(duì)圓湍自由射流的模擬結(jié)果具有可靠性。將大渦模擬計(jì)算結(jié)果與 RANS方法模擬得到的湍流射流結(jié)果相進(jìn)行了比較，對(duì)于平均速度及二階雷諾應(yīng)力的預(yù)測(cè)，大渦模擬結(jié)果均比RANS方法得到的結(jié)果要好，從而驗(yàn)證了LES方法比RA

3、NS方法更具有一定的優(yōu)越性。
　　采用LES方法開展了對(duì)有伴隨流存在的射流結(jié)構(gòu)及空氣動(dòng)力特性的分析研究。對(duì)比了不同速度比條件下平行射流的大渦模擬結(jié)果后發(fā)現(xiàn)，隨著速度比的增大，平行射流的軸向速度衰減速率下降，明顯低于自由射流，而且平行射流核心長(zhǎng)度增加；平行射流與自由射流特性呈現(xiàn)出明顯的不同，隨著伴隨流速度的增加，射流卷吸能力增強(qiáng)，同時(shí)也抑制了射流的對(duì)外擴(kuò)張，從而射流半寬度逐漸減小。
　　在噴射器工作過程中，存在著工作流體與引射

4、流體的不斷混合、撞擊，進(jìn)而通過兩種不同流體的混合撞擊來(lái)傳遞能量，噴射器內(nèi)的射流實(shí)質(zhì)上為高雷諾數(shù)強(qiáng)剪切湍射流問題，正是由于在噴射器的內(nèi)部存在著復(fù)雜的湍流以及各類流體的混合、卷吸等流動(dòng)現(xiàn)象，因此對(duì)噴射器不同工況下內(nèi)部流體流動(dòng)過程觀察困難，關(guān)于噴射器內(nèi)部湍流流場(chǎng)的研究文獻(xiàn)也相對(duì)較少。本文基于前面兩章對(duì)湍射流的LES模擬分析，進(jìn)而將該方法應(yīng)用于噴射器內(nèi)部流場(chǎng)信息的分析中，從流體湍流強(qiáng)度、不同時(shí)刻擬序結(jié)構(gòu)演化等角度分析了噴射器的瞬時(shí)流場(chǎng)信息，從渦