基于大涡模拟的喷射器流动与工作特性研究
发布时间：2021-11-27 12:07
湍流一直是流体力学范畴内研究的热点与难点之一。圆湍射流也一直是研究者们关注的焦点。在圆湍射流中存在由于剪切层产生的拟序结构,一般采用RANS方法模拟的圆湍射流结果都只能得到时均流动特征很难获得湍流场中拟序结构的演化过程。但大涡数值模拟方法（LES）计算过程主要是对于湍流中较大尺度的涡采取滤波函数法直接进行计算,而对于湍流中存在的小涡,需要通过亚格子模型来封闭进而模拟,从而使得计算过程中可以获得更多的湍流信息,大涡模拟方法随着计算机技术的提升,目前逐渐被广泛采用,成为替代雷诺平均方法计算工程中湍流信息的主要手段。本文借助于大涡模拟方法首先对圆湍自由射流流场的湍流特性与空气动力学特性进行了分析,得到的结果与经典射流实验结果进行了对比验证,说明了大涡模拟对圆湍自由射流的模拟结果具有可靠性。将大涡模拟计算结果与RANS方法模拟得到的湍流射流结果相进行了比较,对于平均速度及二阶雷诺应力的预测,大涡模拟结果均比RANS方法得到的结果要好,从而验证了LES方法比RANS方法更具有一定的优越性。采用LES方法开展了对有伴随流存在的射流结构及空气动力特性的分析研究。对比了不同速度比条件下平行射流的大涡模...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状及发展动态分析
1.2.1 理论研究结果
1.2.2 实验研究结果
1.2.3 数值模拟研究结果
1.2.4 喷射器的研究现状分析
1.3 湍流数值模拟方法概述
1.3.1 直接数值模拟方法（DNS）
1.3.2 雷诺平均数值模拟方法（RANS）
1.3.3 大涡模拟方法（LES）
1.3.4 湍流数值模拟方法对比小结
1.4 本文主要研究内容
2 自由圆湍射流不同湍流模型对比
2.1 计算工况及边界条件设置
2.2 LES模拟结果与经典实验数据对比
2.2.1 轴向平均速度与经典实验对比
2.2.2 射流卷吸量沿轴向分布
2.2.3 射流平均速度的径向分布
2.2.4 湍流强度在不同截面上径向分布
2.2.5 涡量结构图分布
2.3 LES模拟结果与RANS模拟结果对比
2.3.1 轴向平均速度衰减特性对比
2.3.2 速度场沿XY面分布对比研究
2.3.3 射流半宽度沿轴线变化对比研究
2.3.4 湍动能沿轴向分布对比研究
2.4 本章小结
3 同向平行射流特性分析
3.1 初始条件及入口扰动设置
3.2 伴随流结果对比分析
3.2.1 伴随流对轴向平均速度衰减的影响
3.2.2 伴随流对平均速度在径向分布规律的影响
3.2.3 伴随流对射流半宽度分布规律的影响
3.2.4 伴随流对平均速度等值线分布规律的影响
3.2.5 伴随流对湍流特性分布规律的影响
3.3 本章小结
4 喷射器流动特性的大涡模拟分析
4.1 计算域及网格划分
4.2 计算设置
4.3 模拟方案的验证
4.4 喷射器内时均流动特征
4.4.1 平均轴向速度分布
4.4.2 平均轴向速度径向分布
4.4.3 射流半宽度分布
4.4.4 轴向平均压力分布
4.5 喷射器内湍动特征
4.5.1 轴向湍流强度的分布
4.5.2 湍动能的分布
4.5.3 拟序结构演变
4.6 本章小结
5 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 今后工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]几何结构对喷射器性能影响的CFD分析及实验研究[J]. 夏在超,李建新,高德,陈光明. 制冷学报. 2014(03)
[2]射流泵内部流动计算中不同湍流模拟方法的比较[J]. 周凌九,袁玲丽. 排灌机械工程学报. 2013(01)
[3]气固喷射器三维数值模拟研究[J]. 陈延柏,赵鸿鸣,梁建. 机电信息. 2012(15)
[4]圆形射流湍流场的大涡模拟研究[J]. 赵平辉,叶桃红,朱旻明,陈靖,陈义良. 工程热物理学报. 2012(03)
[5]圆孔射流近场湍流特性DNS与RANS模拟的对比研究[J]. 王雄,李德波,罗坤. 能源工程. 2010(05)
[6]可压缩湍流圆孔射流的大涡模拟[J]. 许常悦,吴丹,孙建红. 南京航空航天大学学报. 2010(05)
[7]两相圆湍射流颗粒弥散与速度相似性大涡模拟[J]. 王兵,张会强,王希麟. 航空动力学报. 2009(07)
[8]喷嘴可调式喷射器性能的实验研究[J]. 沈胜强,张琨,刘佳,杨勇. 化工学报. 2009(06)
[9]不同湍流模型对圆射流数值模拟的讨论[J]. 曲延鹏,陈颂英,王小鹏,滕书格. 工程热物理学报. 2008(06)
[10]三维平面转捩射流中的拟序结构[J]. 罗坤,闫洁,樊建人,岑可法. 中国科学（E辑:技术科学）. 2008(05)
博士论文
[1]不可压缩湍流大涡模拟研究[D]. 邓小兵.中国空气动力研究与发展中心 2008
[2]喷射器性能、结构及特殊流动现象研究[D]. 李海军.大连理工大学 2004
[3]喷射器与太阳能喷射式制冷系统研究[D]. 张博.大连理工大学 2002
[4]气固两相圆柱绕流的直接数值模拟和肋条弯管抗磨机理的数值试验研究[D]. 姚军.浙江大学 2002
硕士论文
[1]可调式蒸汽喷射器性能计算分析[D]. 李熠桥.大连理工大学 2015
[2]冲击射流数值模拟中湍流模型的分析与对比[D]. 平艳.天津大学 2012
本文编号：3522254
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状及发展动态分析
1.2.1 理论研究结果
1.2.2 实验研究结果
1.2.3 数值模拟研究结果
1.2.4 喷射器的研究现状分析
1.3 湍流数值模拟方法概述
1.3.1 直接数值模拟方法（DNS）
1.3.2 雷诺平均数值模拟方法（RANS）
1.3.3 大涡模拟方法（LES）
1.3.4 湍流数值模拟方法对比小结
1.4 本文主要研究内容
2 自由圆湍射流不同湍流模型对比
2.1 计算工况及边界条件设置
2.2 LES模拟结果与经典实验数据对比
2.2.1 轴向平均速度与经典实验对比
2.2.2 射流卷吸量沿轴向分布
2.2.3 射流平均速度的径向分布
2.2.4 湍流强度在不同截面上径向分布
2.2.5 涡量结构图分布
2.3 LES模拟结果与RANS模拟结果对比
2.3.1 轴向平均速度衰减特性对比
2.3.2 速度场沿XY面分布对比研究
2.3.3 射流半宽度沿轴线变化对比研究
2.3.4 湍动能沿轴向分布对比研究
2.4 本章小结
3 同向平行射流特性分析
3.1 初始条件及入口扰动设置
3.2 伴随流结果对比分析
3.2.1 伴随流对轴向平均速度衰减的影响
3.2.2 伴随流对平均速度在径向分布规律的影响
3.2.3 伴随流对射流半宽度分布规律的影响
3.2.4 伴随流对平均速度等值线分布规律的影响
3.2.5 伴随流对湍流特性分布规律的影响
3.3 本章小结
4 喷射器流动特性的大涡模拟分析
4.1 计算域及网格划分
4.2 计算设置
4.3 模拟方案的验证
4.4 喷射器内时均流动特征
4.4.1 平均轴向速度分布
4.4.2 平均轴向速度径向分布
4.4.3 射流半宽度分布
4.4.4 轴向平均压力分布
4.5 喷射器内湍动特征
4.5.1 轴向湍流强度的分布
4.5.2 湍动能的分布
4.5.3 拟序结构演变
4.6 本章小结
5 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 今后工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]几何结构对喷射器性能影响的CFD分析及实验研究[J]. 夏在超,李建新,高德,陈光明. 制冷学报. 2014(03)
[2]射流泵内部流动计算中不同湍流模拟方法的比较[J]. 周凌九,袁玲丽. 排灌机械工程学报. 2013(01)
[3]气固喷射器三维数值模拟研究[J]. 陈延柏,赵鸿鸣,梁建. 机电信息. 2012(15)
[4]圆形射流湍流场的大涡模拟研究[J]. 赵平辉,叶桃红,朱旻明,陈靖,陈义良. 工程热物理学报. 2012(03)
[5]圆孔射流近场湍流特性DNS与RANS模拟的对比研究[J]. 王雄,李德波,罗坤. 能源工程. 2010(05)
[6]可压缩湍流圆孔射流的大涡模拟[J]. 许常悦,吴丹,孙建红. 南京航空航天大学学报. 2010(05)
[7]两相圆湍射流颗粒弥散与速度相似性大涡模拟[J]. 王兵,张会强,王希麟. 航空动力学报. 2009(07)
[8]喷嘴可调式喷射器性能的实验研究[J]. 沈胜强,张琨,刘佳,杨勇. 化工学报. 2009(06)
[9]不同湍流模型对圆射流数值模拟的讨论[J]. 曲延鹏,陈颂英,王小鹏,滕书格. 工程热物理学报. 2008(06)
[10]三维平面转捩射流中的拟序结构[J]. 罗坤,闫洁,樊建人,岑可法. 中国科学（E辑:技术科学）. 2008(05)
博士论文
[1]不可压缩湍流大涡模拟研究[D]. 邓小兵.中国空气动力研究与发展中心 2008
[2]喷射器性能、结构及特殊流动现象研究[D]. 李海军.大连理工大学 2004
[3]喷射器与太阳能喷射式制冷系统研究[D]. 张博.大连理工大学 2002
[4]气固两相圆柱绕流的直接数值模拟和肋条弯管抗磨机理的数值试验研究[D]. 姚军.浙江大学 2002
硕士论文
[1]可调式蒸汽喷射器性能计算分析[D]. 李熠桥.大连理工大学 2015
[2]冲击射流数值模拟中湍流模型的分析与对比[D]. 平艳.天津大学 2012
本文编号：3522254
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/lxlw/3522254.html
