多股贴壁燃气射流与液体工质相互作用特性研究

发布时间：2021-08-21 01:40

　　本文针对全淹没水下枪炮发射过程中存在的膛压过高和初速过低等实际问题,提出了一种高效发射的新方法,即:将弹后燃烧室内的部分燃气引导到弹前沿身管壁面沟槽喷出,实时排开弹前水柱。以此为工程背景,开展了多股贴壁燃气射流在圆柱型充液室中与液体工质相互作用特性的实验研究和数值模拟,侧重分析了喷孔面积、喷孔形状、喷孔个数和喷射压力变化对射流场特征参数分布规律的影响,力图揭示多股贴壁燃气射流协同排水减阻的机理。主要研究内容和成果如下:（1）圆形燃气射流和矩形燃气射流扩展特性的对比分析针对单股圆形燃气射流和矩形燃气射流在圆柱型充液室中的扩展过程,建立了燃气射流在液体工质中扩展的非稳态数理模型,并进行了数值模拟。获得了圆形射流场和矩形射流场中的两相组分、静压、静温和速度的时空分布规律以及涡旋的演化特性。结果表明:相同喷射压力和喷孔面积条件下,矩形射流由于存在高度尖锐的边角而引起角落不稳定性,强化了气液间湍流掺混,弱化了射流的轴向湍动能,使得在整个射流扩展过程中,矩形射流头部轴向位移均小于圆形射流。同时,矩形燃气射流在受限液体工质中扩展,依然遵循矩形射流的轴向转换机制。（2）多股贴壁燃气射流在圆柱型充液室中... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：145 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图２．１计算区域和网格划分??

出现回击现象，图中用箭头标识出。在户２．０ｍｓ时刻，喷嘴下游流场再次出现鼓胀现象，??为下次回击现象积聚能量。此时射流头部还出现分叉，这些在实验和数值计算中都可以??观察到。同时，由图２．２（ｂ）可见，高温燃气射流在液体工质内扩展，气液间湍流掺混剧??烈，大量液体工质通过卷吸作用进入Ｔａｙｌｏｒ空腔内部，这是实验过程所不能观测到的。??通过对比发现，由燃气射流不稳定性引起的鼓胀和回击等特征现象在实验观测和数值计??算结果中都能较好的捕捉到，且吻合度较高。??ｔａｍｐ－．?ＩＢ?＾９１??＜－??一＾?？－??■?＊ｉｍｉ?ｋ譬？？?．ｍｉ?■??／＝０．５ｍｓ?／＝?１．０ｍｓ?户?１．５ｍｓ?／＝２．０ｍｓ??（ａ）

属于典型小宽闻比矩形射流。??２．４．１三维两相组分分布??图２．４为矩形燃气射流扩展过程中三维两相组分分布云图。由图可见，高温燃气经??过矩形喷孔进入圆柱型充液室后迅速膨胀为泡状结构，其ｈ部呈■球形，而底部出现径??向扩展带，呈长短轴交叉结构。随着时间推移，矩形射流底部径向扩展更加显著，在??／＝ｌ．５ｍｓ吋刻射流径向扩展到达充液室壁面，这使得中心燃气射流与充液室壁面间残存??液体工质减少，周围液体工质对燃气通道的阻滞作用大幅度减弱。矩形射流在径向扩展??１??／＝０．５ｍｓ?户?１．０ｍｓ?／＝?１．５ｍｓ?／＝２．０ｍｓ??图２．４矩形燃气射流三维两相组分分布云图??１７??


本文编号：3354630