【摘 要】
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为了研究气液同轴离心式喷嘴缩进室内部非定常流动过程,采用Level Set和VOF(Vol?ume of fluid)相耦合的方法,结合网格自适应技术对缩进长度为8mm的液体中心式气液同轴离心式喷嘴流动过程进行了数值仿真研究,计算得到了较为精细的液膜一次破碎过程、流场结构和压力振荡特性.结果表明:液膜的破碎模式受气液比的影响较大,随气液比的增加,液膜破碎模式由波动破碎逐步转变为湍流破碎.此外,清晰获得了自激振荡过程,分析了缩进室内部压力场及速度场分布特征.研究发现,随着气体压降增加,气体环缝出口会出现膨胀
【机 构】
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国防科技大学 空天科学学院 高超声速冲压发动机技术重点实验室,湖南长沙 410073
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为了研究气液同轴离心式喷嘴缩进室内部非定常流动过程,采用Level Set和VOF(Vol?ume of fluid)相耦合的方法,结合网格自适应技术对缩进长度为8mm的液体中心式气液同轴离心式喷嘴流动过程进行了数值仿真研究,计算得到了较为精细的液膜一次破碎过程、流场结构和压力振荡特性.结果表明:液膜的破碎模式受气液比的影响较大,随气液比的增加,液膜破碎模式由波动破碎逐步转变为湍流破碎.此外,清晰获得了自激振荡过程,分析了缩进室内部压力场及速度场分布特征.研究发现,随着气体压降增加,气体环缝出口会出现膨胀波和激波,形成一个“扇环形”的超声速流场区域;激波后气流分离,出现旋涡,形成局部高压区,旋涡中心随激波面周期性地上下移动,致使局部压力出现周期性振荡.
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为探究旋流杯内流动不稳定现象,针对带不同出口张角文氏管的旋流杯冷态流场进行了大涡模拟,并结合PIV试验结果进行了验证.研究结果表明,文氏管出口张角对时均流场的影响主要在旋流杯内部区域,对下游恢复区域基本无影响;旋流杯瞬态流场中存在旋进涡核(PVC)和小涡旋结构,出口张角对PVC的运动频率和形态基本无影响,对小涡旋结构影响较大,相同Q值下,56°张角旋流杯方案的小涡旋结构更丰富;经本征正交分解方法(POD)分析,旋流杯的强脉动结构为PVC和小涡旋结构.56°张角旋流杯方案的小涡旋结构能量更强,脉动幅度较大,
为了研究锥形预混火焰的羽流脱落特性,以丙烷-空气预混火焰为实验对象,通过粒子图像测速技术对锥形预混火焰的羽流速度场进行了实验研究,以动态模态分解法对得到的速度场进行了模态分解和主要特征重构还原.同时采用光电倍增器对火焰热释放强度信号进行实时采集,采用双热电偶法对燃后热气体的温度进行了重建.结果表明在浮力诱导下燃尽气体与周围环境空气相互剪切形成剪切层(BSL),BSL的Kelvin-Helmholtz不稳定性诱导产生了涡,涡作用于燃尽区附近的流场,扰动传至火焰面附近区域,与火焰剪切层的Darrie-Land
为研究气液两相连续旋转爆轰发动机燃烧室内爆轰波的传播特性,以汽油为燃料,富氧空气为氧化剂,建立了欧拉-拉格朗日模型进行二维数值仿真,其中气相方程采用时空守恒元与求解元方法求解,液相方程采用标准四阶龙格库塔法求解.在两相旋转爆轰模型还考虑了液滴雾化破碎过程.计算结果表明:起爆后形成的初始爆轰波经过初始燃料填充区域后逐渐衰减,随后入口附近新生成的压力波经过一系列发展形成了自持稳定传播的旋转爆轰波;旋转爆轰波的传播模态受燃料与氧化剂的喷注压力和氧化剂填充比影响,在不同工况下旋转爆轰波呈现出4种传播模态,即稳定单
为研究射流流速与发动机转速对轴承腔旋转壁面冷却效果的影响,采用数值模拟方法研究了滑油射流冲击旋转壁面的流动与换热特性,重点关注和分析了中高转速下射流雷诺数Rej和旋转雷诺数Reω对于滑油流动和壁面整体及局部传热的影响.为体现不同工况对壁面换热的影响,分别采用了壁面平均传热量、壁面努赛尔数、局部平均努塞尔数进行了综合换热分析.研究结果表明,随着射流流速增加,壁面附着油量增多,壁面平均传热量与局部换热分别增加约32％和40％;而随着壁面转速增加,壁面附着油量下降,壁面平均传热量减少约13％,局部换热增加约62
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