基于脈沖微射流控制的射流摻混特性研究.pdf

1、湍射流流場的摻混控制研究是流體研究領(lǐng)域的研究熱點，比如通過提高摻混率實現(xiàn)射流燃?xì)獾某浞秩紵?，減少污染物排放，能源充分利用；通過提高摻混率實現(xiàn)流場的快速擴(kuò)散降溫；通過提高摻混率降低流動噪音等等。而對流場摻混的控制分為主動控制技術(shù)和被動控制技術(shù)，本文采用主動控制技術(shù)，利用側(cè)向垂直分布的脈沖微射流對圓射流進(jìn)行激勵，通過改變脈沖微射流的分布方式以及微射流的激勵頻率、質(zhì)量流率、占空比等流動參數(shù)，研究各個參數(shù)對射流流場擴(kuò)散摻混的影響。
　　首

2、先，研究了流場摻混變化特性與微射流激勵分布方式之間的關(guān)系。在每支微射流的流動參數(shù)一致的條件下，將2、3、4、6支脈沖微射流沿圓射流徑向作對稱分布，借助商業(yè)軟件ANASYS Fluent中的大渦模擬法對微射流控制的圓射流進(jìn)行了數(shù)值模擬并通過實驗數(shù)據(jù)驗證了數(shù)值模擬的可靠性。在此基礎(chǔ)上對比不同分布方式激勵下流場的擴(kuò)散方式及卷吸摻混效果，發(fā)現(xiàn)2支對稱分布的脈沖微射流對圓射流的摻混增強(qiáng)效果最佳。
　　其次，對微射流激勵頻率變化所產(chǎn)生的激勵效

3、果進(jìn)行了分析。實驗中采用不同分布的微射流對圓射流進(jìn)行擾動激勵，通過調(diào)節(jié)微射流的激勵頻率與自由射流大渦頻率的比值FV/FO從0～2變化，分析了圓射流流場中擬序結(jié)構(gòu)的發(fā)展演變規(guī)律與射流軸線上的速度衰減規(guī)律，發(fā)現(xiàn)最佳的流動狀態(tài)對脈沖激勵頻率的變化十分敏感，在微射流激勵頻率FV與主射流大渦頻率FO相同時，流場的摻混增強(qiáng)效果最明顯。
　　然后，對微射流的質(zhì)量流率和占空比的激勵效果進(jìn)行了研究。通過電磁閥調(diào)節(jié)微射流的質(zhì)量流率和占空比對圓射流進(jìn)行

4、激勵并分析了流場的摻混增強(qiáng)效果。結(jié)果表明在質(zhì)量流率比Cm<0.05％時，流場的摻混增強(qiáng)效果隨著微射流質(zhì)量流率的增大呈現(xiàn)加強(qiáng)趨勢，當(dāng)質(zhì)量流率比Cm>0.05%后，微射流之間出現(xiàn)對撞，圓射流的摻混增強(qiáng)效果反而隨著質(zhì)量流率的增大呈現(xiàn)減弱趨勢；在本文對占空比的研究范圍內(nèi)（10%～20%），微射流對流場摻混的增強(qiáng)效果隨著占空比的增大出現(xiàn)下降趨勢。
　　最后，本文解釋了微射流激勵下流場摻混增強(qiáng)的物理機(jī)制，揭示了流場渦結(jié)構(gòu)在微射流激勵下的發(fā)展演