龙卷旋涡的真空与能量分离特性研究

• 作者: 孙新玉 李科 王志鹏 祁海鹰 胡羽 黄兴亮
• 来源期刊: 清华大学学报（自然科学版）
• 学科: 工学
• 关键词: 龙卷旋涡 旋射管 真空度 能量分离 屏蔽效应
• 年，卷（期）: 2016,（8）
• 所属期刊栏目: 热能工程
• 页码范围: 893-900,907
• 页数: 9页
• 分类号: TK121
• 语种: 中文
• DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2016.25.031

摘要

为深入认识龙卷旋涡的气动特性,探索旋涡的形成条件,该文基于Ranque-Hilsch效应设计了若干旋射管,并通过流场可视化和参数测量,对龙卷旋涡的真空度和能量分离特性进行了研究.结果表明:龙卷旋涡依靠强旋同时产生真空吸引和离心扩张2种相反的效应,维持了很小的射流张角和良好的气动封闭性;旋涡具有对外的屏蔽效应和与环境气体之间的滑移效应,维持了射流中心的高真空区、真空度“火山口”状非均匀径向分布和指数型式轴向衰减特征;旋涡具有很强的能量分离效应,与当地真空度和气流流动方向密切相关;进气压力和高真空度是形成龙卷旋涡的充要条件,压力能转化为旋转动能的比例随压力增高而加大;优化旋射管结构可提高能量转化效率.研究结果为揭示龙卷旋涡的生成机理以及研究旋涡与燃烧之间的相互作用提供了重要依据.