【摘 要】
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轴对称撞击流由于在撞击区具有高度湍动的流动特性，在煤气化，燃烧等工业过程中有着广阔的应用前景。目前关于撞击流的研究中数值模拟的结果主要采用统观湍流模型，无法刻画瞬
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轴对称撞击流由于在撞击区具有高度湍动的流动特性，在煤气化，燃烧等工业过程中有着广阔的应用前景。目前关于撞击流的研究中数值模拟的结果主要采用统观湍流模型，无法刻画瞬态的流场结构。直接数值模拟是直接求解NS方程而不引入任何湍流模型的计算方法，可以提供瞬态流场的全部信息，对于研究湍流结构有十分重要的意义。本文利用Pencil Code模拟平台对三维轴对称圆湍对撞流进行了直接数值模拟。空间离散采用6阶显示中心差分格式离，时间项采用3阶Runge-Kutta法进行推进，并利用MPI实现并行求解完全可压缩的NS方程。对于非反射出口边界，采用NS方程特征边界和二阶过滤器相结合的方式处理。首先通过与本课题组获得的三维圆湍对撞流PIV测量结果(出口雷诺数Re=3000)进行了对比，验证了模拟平台的可行性。随后，详细检查了三维轴对称对撞湍流结构，重点关注了相向对撞的圆湍射流拟序涡结构(比如涡环结构)的碰撞及演化过程，从介观尺度上揭示了对撞流径向射流和撞击面不稳定性的形成机理，丰富了撞击流工业应用的理论基础。
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