超声速横向气流中液体射流的轨迹预测与连续液柱模型

• 作者: 周曜智 李春 李晨阳 李清廉
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 超声速横向气流 连续液柱 射流轨迹 显微成像
• 年，卷（期）: 2020,（23）
• 所属期刊栏目: 电磁学、光学、声学、传热学、经典力学和流体动力学
• 页码范围: 213-226
• 页数: 14页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.69.20200903

摘要

对于液体射流沿壁面法向喷注进入超声速横向气流中的射流轨迹开展了理论与实验研究, 建立了连续液柱三维实体模型. 基于液体微元受力分析建立了连续液柱沿喷注方向横截面的截面变形控制方程, 计算了液体射流轨迹与横截面变形, 合理考虑了液体射流因发生表面破碎所引起的质量损失, 提出适用于超声速横向气流的连续液柱模型. 利用高时空分辨率的显微成像方法拍摄超声速横向气流中连续液柱的瞬时图像, 研究的参数变量包括液体喷注压降(1—2 MPa)、液体喷嘴直径(0.5 mm/1.0 mm)及液气动量比(3.32—7.27).研究结果表明, 采用连续液柱模型可以较好地预测中心面上的射流轨迹和三维空间上的液柱形态, 并可较为真实地反映实际流场特征, 预测结果与实验结果吻合良好.