轴向/旋转复合气流对圆射流碎裂过程影响的理论研究

发布时间：2022-02-24 04:08

　　本文在国际上第一次对粘性圆射流喷射进入非粘性不可压缩轴向（z向）、旋转（θ向）复合气体环境中进行线性稳定性的分析。本文还尝试对非粘性可压缩q向旋转气流、可压缩z-θ向复合气流,可压缩r-z-θ向复合气流进行了推导,但由于数学上的局限,推导得到的贝塞尔方程无解;推导可压缩z向气流,可得贝塞尔方程的解,进而可得气相扰动压力。编写Fortran语言,采用Muller迭代计算色散关系式,并得到相关的数值解。经过分析,给定不同参数值,可以获得多种表面波增长率的变化关系,能够知道欧尼索数Oh_l、欧拉数Eu_l、韦伯数We_l、雷诺数Re_l等量纲一参数显著影响着圆射流的稳定性。根据所绘制的曲线,分析圆柱液膜的线性稳定性:单股状正、反对称波形、双股状、三股状波形曲线图,均随着表面波数k值的增大,（?）_r先增大后减小。随着We_l的增大,（?）_r,dom、k_dom均在变大;在韦伯数一样的情况下,正对称波形增长率大于反对称波形的增长率,表... 

【文章来源】：长安大学陕西省211工程院校教育部直属院校

【文章页数】：127 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 圆射流碎裂的理论研究现状和发展
    1.3 液体射流的理论研究方法
    1.4 论文的主要工作
第2章 圆射流进入无粘性不可压缩z-θ向气流中的气相推导
    2.1 圆射流物理模型的建立
        2.1.1 推导条件
        2.1.2 物理模型的建立
        2.1.3 量纲一参数
    2.2 液相推导
    2.3 气相推导
        2.3.1 气相N-S控制方程组的一般形式
        2.3.2 含有扰动量的N-S有量纲控制方程组
        2.3.3 量纲一气相纳维-斯托克斯控制方程组
        2.3.4 n阶气相纳维-斯托克斯控制方程组的线性化
        2.3.5 n阶圆射流控制方程组中气流粘性项的简化
        2.3.6 n阶气相微分方程的建立
    2.4 n阶气相微分方程的解
        2.4.1 n阶常系数常微分线性方程的通解
        2.4.2 n阶气相流动运动学边界条件
        2.4.3 二阶常系数常微分线性方程的特解
        2.4.4 n阶气相扰动压力
    2.5 n阶圆射流的色散准则关系式
        2.5.1 流动动力学边界条件
        2.5.2 n阶色散准则关系式
    2.6 色散关系式的比较
    2.7 稳定极限
    2.8 迭代方程式
第3章 圆射流进入无粘性不可压缩z-θ向气流中的线性稳定性分析
    3.1 静止空气环境
        3.1.1 单股状表面波增长率随液流韦伯数We_l的变化
        3.1.2 双股状表面波增长率随液流韦伯数We_l的变化
        3.1.3 三股状表面波增长率随韦伯数We_l的变化
        3.1.4 表面波增长率随液体雷诺数Re_l的变化
    3.2 轴向气流
        3.2.1 单股状表面波增长率随韦伯数We_l的变化
        3.2.2 阶数对表面波增长率的影响
        3.2.3 (?)_θ=0时，有无轴向气流的比较
    3.3 旋转气流
        3.3.1 单股状表面波增长率随韦伯数We_l的变化
        3.3.2 双股状表面波增长率随韦伯数We_l的变化
        3.3.3 三股状反对称波形表面波增长率随韦伯数We_l的变化
        3.3.4 (?)_z≠0时，有无旋转气流的比较
        3.3.5 表面波增长率随欧拉数Eu_l的变化
    3.4 复合气流
        3.4.1 单股状表面波增长率随韦伯数We_l的变化
        3.4.2 双股状正对称波形表面波增长率随韦伯数We_l的变化
        3.4.3 三股状反对称波形表面波增长率随韦伯数We_l的变化
        3.4.4 阶数对表面波增长率的影响
        3.4.5 表面波增长率随雷诺数Re_l的变化
        3.4.6 表面波增长率随欧尼索数Oh_l的变化
        3.4.7 表面波增长率随欧拉数Eu_l的变化
第4章 圆射流进入无粘性可压缩θ向气流中的气相推导
    4.1 圆射流物理模型的建立
        4.1.1 推导条件
        4.1.2 物理模型的建立
        4.1.3 量纲一参数
    4.2 气相推导
        4.2.1 气相纳维-斯托克斯控制方程的一般形式
        4.2.2 气相纳维-斯托克斯控制方程组的线性化
        4.2.3 气相纳维-斯托克斯控制方程组粘性项的简化
        4.2.4 气相纳维-斯托克斯控制方程组的量纲一化
    4.3 气相微分方程的建立
    4.5 结论
第5章 圆射流进入无粘性可压缩z-θ向气流中的气相推导
    5.1 圆射流物理模型的建立
        5.1.1 推导条件
        5.1.2 物理模型的建立
        5.1.3 量纲一参数
    5.2 气相推导
        5.2.1 气相纳维-斯托克斯控制方程（N-S方程）
        5.2.2 气相纳维-斯托克斯控制方程组的线性化
        5.2.3 气相纳维-斯托克斯控制方程组气流粘性项的简化
        5.2.4 气相纳维-斯托克斯控制方程组的量纲一化
    5.3 气相微分方程的建立
    5.4 小结
第6章 圆射流进入无粘性可压缩r-θ-z向气流中的气相推导
    6.1 圆射流物理模型的建立
        6.1.1 推导条件
        6.1.2 物理模型的建立
        6.1.3 量纲一参数
    6.2 气相推导
        6.2.1 气相纳维-斯托克斯控制方程（N-S方程）的一般形式
        6.2.2 气相纳维-斯托克斯控制方程组的线性化
        6.2.3 气相纳维-斯托克斯控制方程组气流粘性项的简化
        6.2.4 气相纳维-斯托克斯控制方程组的量纲一化
    6.3 气相微分方程的建立
    6.4 小结
第7章 圆射流进入无粘性可压缩z向气流中的气相推导
    7.1 圆射流物理模型的建立
        7.1.1 推导条件
        7.1.2 物理模型的建立
        7.1.3 量纲一参数
    7.2 气相推导
        7.2.1 气相纳维-斯托克斯控制方程（N-S方程）的一般形式
        7.2.2 气相纳维-斯托克斯控制方程组的线性化
        7.2.3 气相纳维-斯托克斯控制方程组气流粘性项的简化
        7.2.4 气相纳维-斯托克斯控制方程组的量纲一化
    7.3 气相微分方程的建立
    7.4 n阶气相微分方程的解
    7.5 n阶气相流动运动学边界条件
    7.6 n阶气相扰动压力p_g
    7.7 小结
第8章 全文工作总结与展望
    8.1 全文工作总结
    8.2 工作展望
附录Ⅰ 相似准则
附录Ⅱ 常用气体、液体的参数值范围
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]射流表面波理论的研究进展[J]. 曹建明.  新能源进展. 2014(03)
[2]圆射流零阶色散关系式的线性稳定性理论推导[J]. 侯婕,曹建明,李跟宝,汪月英,熊玮,李明龙.  长安大学学报(自然科学版). 2011(04)
[3]喷雾学研究的国际进展[J]. 曹建明.  长安大学学报(自然科学版). 2005(01)
[4]液体燃料射流破碎机理研究中的时间模式与空间模式[J]. 史绍熙,杜青,秦建荣,郗大光.  内燃机学报. 1999(03)
[5]射流参数对旋流雾化的影响[J]. 史绍熙,林玉静,杜青,郗大光.  燃烧科学与技术. 1999(01)
[6]喷雾中液滴破裂机理的研究[J]. 曹建明,马忠义.  车用发动机. 1997(04)
[7]高速液体射流初始阶段的破碎[J]. 史绍熙,郗大光,刘宁,秦建荣,舒国才.  内燃机学报. 1996(04)

硕士论文
[1]射流碎裂理论与实验的对比研究[D]. 邵超.长安大学 2015
[2]粘性圆柱液体喷射进入不可压缩气流中的线性稳定性分析[D]. 李艳霞.长安大学 2015



本文编号：3641945