圆形和矩形燃气射流在受限液体中扩展特性的对比研究

• 作者: 余永刚 胡志涛
• 来源期刊: 推进技术
• 学科: 物理学
• 关键词: 水下燃气射流 扩展特性 湍流掺混 气液相互作用
• 年，卷（期）: 2016,（9）
• 所属期刊栏目: 气动热力学 总体
• 页码范围: 1638-1648
• 分类号: O358
• 语种: 中文
• DOI: 10.13675/j.cnki.tjjs.2016.09.006

摘要

为研究不同喷孔结构的燃气射流在受限液体工质空间的扩展特性,采用VOF (Volume of fluids)模型分别对圆柱形充液室中圆形射流和矩形射流扩展过程进行气水耦合数值求解.考虑了燃气可压缩性、流体粘性和热量交换因素对射流扩展特性的影响.通过数值模拟,获得圆形射流扩展形态及轴向速度计算值,与实验结果吻合较好.在此基础上,进一步对比分析了矩形射流和圆形射流的扩展特性,获得射流场中密度、压力、温度和速度的分布图以及涡的演化过程.计算结果表明:燃气自喷孔喷出,由于出口处压力较大,高温燃气继续膨胀产生膨胀波,膨胀波在气液界面反射形成压缩波,圆形射流的膨胀波和压缩波均比矩形射流强.燃气射流扩展过程中,由于周围液体惯性效应,气液卷吸掺混效应以及膨胀压缩波作用,圆形射流的压力场和温度场分布较矩形射流更加复杂,同时刻的圆形射流轴向扩展速度也比矩形射流小.从速度云图发现矩形射流的速度核心区比圆形射流速度核心区要短;同时从圆形射流和矩形射流不同截面流向速度分布图发现流向速度峰值均发生了偏移,但矩形射流发生偏移的区间更长,偏离距离更远.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	余永刚	南京理工大学能源与动力工程学院	191	1027	16.0	19.0
2	胡志涛	南京理工大学能源与动力工程学院	3	6	2.0	2.0