圆形和矩形燃气射流在受限液体中扩展特性的对比研究
本文关键词: 水下燃气射流 扩展特性 湍流掺混 气液相互作用 出处:《推进技术》2016年09期 论文类型:期刊论文
【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。
[Abstract]:In order to study the expansion characteristics of gas jet with different orifice structure in confined liquid working medium space. The VOF(Volume of fluids-model is used to solve the gas-water coupling of the circular jet and the rectangular jet in the cylindrical liquid filled chamber respectively. The compressibility of the gas is considered. The effects of viscosity and heat exchange factors on the jet propagation characteristics are studied. The numerical simulation results of the circular jet propagation morphology and axial velocity are in good agreement with the experimental results. The distribution of density, pressure, temperature and velocity in the jet field and the evolution process of the vortex are obtained by comparing and analyzing the propagation characteristics of the rectangular jet and the circular jet. Because of the high pressure at the outlet, the high temperature gas continues to expand to produce the expansion wave, the expansion wave reflects at the gas-liquid interface to form the compression wave, the expansion wave and the compression wave of the circular jet are both stronger than the rectangular jet. The distribution of pressure field and temperature field of circular jet is more complex than that of rectangular jet because of the inertia effect of surrounding liquid, the effect of gas-liquid entrainment mixing and the effect of expansion and compression wave. The axial propagation velocity of circular jet at the same time is also smaller than that of rectangular jet. The velocity core region of rectangular jet is shorter than that of circular jet from velocity cloud diagram. At the same time, it is found that the peak velocity of flow direction is offset from the velocity distribution diagram of circular jet and rectangular jet with different cross sections, but the interval of migration of rectangular jet is longer and the distance of deviation is longer.
【作者单位】: 南京理工大学能源与动力工程学院;
【基金】:国家自然科学基金项目(11372139)
【分类号】:O358
【正文快照】: 1引言水下气体射流在国防、化工、冶金、动力等工业中有广泛应用,特别由于其在潜射导弹的水下发射中的重要应用而受到高度重视,而且由于水下气体射流涉及两相流、非定常流、湍流、气液间强烈的相互作用以及流动不稳定性等复杂的流体力学问题,而成为当前流体力学界基础性的热点
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 朱英;黄勇;王方;王雄辉;;横向气流中的液体圆形射流破碎实验[J];航空动力学报;2010年10期
2 高怀;;非淹没性低速圆射流特性研究[J];山东化工;2008年12期
3 赵飞;张延玲;朱荣;朱伶枫;田冬东;;环境温度对超音速氧气射流特性影响的数值模拟[J];北京科技大学学报;2014年05期
4 谭晓茗,张靖周;自耦合射流流动特性和相关参数影响规律的数值研究[J];航空动力学报;2005年05期
5 谭晓茗;张靖周;;压电驱动自耦合射流速度分布的实验研究[J];南京航空航天大学学报;2006年02期
6 彭正标;梁坤峰;袁竹林;;液-液射流雾化的数值模拟与实验研究[J];热能动力工程;2007年02期
7 李翔城;;薄膜射流相互作用实验探索及军事应用分析[J];四川兵工学报;2014年04期
8 郭婷婷,徐忠,李少华;2种角度横向紊动射流的实验分析[J];西安交通大学学报;2003年11期
9 徐浩铭;顾文彬;曾政;朱铭颉;路亮;;柱锥结合罩射流成型过程数值模拟研究[J];爆破;2011年01期
10 谷云庆;赵刚;郑金兴;王飞;李照远;刘文博;赵华兴;;射流表面主流场速度与射流速度耦合减阻特性[J];中南大学学报(自然科学版);2012年12期
相关会议论文 前7条
1 姚朝晖;郝鹏飞;何枫;;摆动射流机理研究[A];第七届全国实验流体力学学术会议论文集[C];2007年
2 林豹;李振江;冯国会;王宏伟;魏炜;李慧星;王力军;郭海峰;户国春;;圆形射流作用下吸气流动临界射流速度的实验研究[A];全国暖通空调制冷2000年学术年会论文集[C];2000年
3 翟振辰;周进;韩旭;;超声速流场中横向燃料射流混合过程的实验研究[A];第十四届全国激波与激波管学术会议论文集(上册)[C];2010年
4 胡明海;周哲玮;;射流表面形状的周向变化对界面不稳定性的影响[A];自然、工业与流动——第六届全国流体力学学术会议论文集[C];2001年
5 范中波;;水下切割射流环的解析分析[A];第十三届全国水动力学研讨会文集[C];1999年
6 罗振兵;夏智勋;王林;张宇;;新概念等离子体高能合成射流快响应直接力技术[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年
7 王林;夏智勋;刘冰;邓雄;;等离子体合成射流流场特性及参数影响规律数值研究[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年
相关博士学位论文 前2条
1 李芳;同轴带电射流的稳定性研究[D];中国科学技术大学;2007年
2 王叶龙;长粒子沉降特性及其在圆射流中运动的研究[D];浙江大学;2004年
相关硕士学位论文 前6条
1 闫龙龙;自由圆湍射流流动特性的研究[D];江苏大学;2016年
2 闫善恒;含能射流在液体中扩展特性的实验与理论研究[D];南京理工大学;2007年
3 汝晶;仿生射流减阻射流孔布局研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
4 李迎军;平板壁面射流中壁面激振机理及其对流换热的实验研究[D];大连理工大学;2013年
5 王虎;不同入射角横向紊动射流流动特性的研究[D];东北电力大学;2006年
6 常艳超;柱状射流破碎机理及雾化特性研究[D];华北电力大学;2013年
,本文编号:1475448
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/lxlw/1475448.html