亚声速横向气流中液体射流破碎过程的直接模拟

• 作者: 乐嘉陵 刘日超 宋文艳 杨顺华 郑忠华 黄渊
• 来源期刊: 推进技术
• 学科: 航空航天
• 关键词: RT不稳定性 射流柱 首次破碎 雾化
• 年，卷（期）: 2016,（11）
• 所属期刊栏目: 燃烧 传热
• 页码范围: 2135-2141
• 页数: 7页
• 分类号: V231.2
• 语种: 中文
• DOI: 10.13675/j.cnki.tjjs.2016.11.018

摘要

为研究亚声速横向气流中液体射流柱的变形、弯曲以及其破碎过程，利用LES结合VOF的方法，对射流破碎过程进行了直接模拟。通过计算观察得到射流柱进入到横流气体中后由于Rayleigh-Taylor （RT）不稳定性和Kelvin-Helmholtz （K-H）不稳定性的共同作用迅速发生变形，并形成表面波，同时伴随着细小液滴的脱落，气流在射流柱后方形成涡状结构。在射流柱的迎风面上同时存在两种表面波，即RT表面波和KH表面波。模拟所得液柱纵向初始表面波波长为0.22mm，与K-H表面波波长理论公式计算所得相接近。通过对比射流柱的背风面和迎风面两侧，发现在横向来流中背风面上的大量细小液滴主要是由横向来流对液柱的不稳定性扰动造成迎风面上的液体向背风面方向挤压并剪切，最终脱落造成。