【摘 要】
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射流广泛地应用在不同的工业领域,例如,气体燃料的混合过程,微射流主动冷却控制,飞行器的噪声控制等。理解射流的混合机制,控制射流的混合过程,对于强化燃烧、减噪具有重要研
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射流广泛地应用在不同的工业领域,例如,气体燃料的混合过程,微射流主动冷却控制,飞行器的噪声控制等。理解射流的混合机制,控制射流的混合过程,对于强化燃烧、减噪具有重要研究价值。本文通过数值模拟方法研究脉冲微射流控制主射流的混合过程,获得微射流不同激励参数控制下的射流流场结构变化以及拟序结构的空间发展。本文借助CFD软件Ansys Fluent完成了基于脉冲微射流控制的射流数学模型的建立,并考虑了入口扰动条件对数值模拟准确性的影响,通过与自然射流实验结果相对比,验证其模型的可靠性。在此基础上,研究了脉冲微射流的控制参数如质量流率比Cm、占空比 c以及激励频率比fe/fo对射流混合特性的影响。数值模拟结果发现,在激励频率比fe/fo为1,占空比为15%条件下,质量流率比为0.1%以及0.19%时,射流混合效果最好,此时改变射流激励频率比发现,射流混合效果变差,对质量流率为0.19%时改变射流的占空比发现,占空比为15%最佳,其次为30%。通过使用Q准则识别流场的拟序结构发现,微射流周期性脉冲喷射使得出口处涡环卷起的位置提前,微射流喷射的那侧涡环方位角位置生成流向涡结构,射流在方位角位置的扩散增大。在不同的激励参数下,存在着几种不同的混合机理,并且取决于微射流喷射的涡对结构与射流近场的涡环的相互作用。当微射流出口速度较低时,此时微射流作用在射流中心线上方,并使得射流涡配对提前;当微射流出口速度较大时,此时位于射流中心线下方的涡环受到微射流的作用逐渐地倾斜,相邻的涡环部分配对并且相互交错,使得上游的涡结构不断地往外扩张,最终使得射流快速扩展,中心线速度衰减率增大。
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