基于大渦模擬的噴射器流動與工作特性研究.pdf

1、湍流一直是流體力學范疇內(nèi)研究的熱點與難點之一。圓湍射流也一直是研究者們關注的焦點。在圓湍射流中存在由于剪切層產(chǎn)生的擬序結構，一般采用 RANS方法模擬的圓湍射流結果都只能得到時均流動特征很難獲得湍流場中擬序結構的演化過程。但大渦數(shù)值模擬方法（LES）計算過程主要是對于湍流中較大尺度的渦采取濾波函數(shù)法直接進行計算，而對于湍流中存在的小渦，需要通過亞格子模型來封閉進而模擬，從而使得計算過程中可以獲得更多的湍流信息，大渦模擬方法隨著計算機技術

2、的提升，目前逐漸被廣泛采用，成為替代雷諾平均方法計算工程中湍流信息的主要手段。
　　本文借助于大渦模擬方法首先對圓湍自由射流流場的湍流特性與空氣動力學特性進行了分析，得到的結果與經(jīng)典射流實驗結果進行了對比驗證，說明了大渦模擬對圓湍自由射流的模擬結果具有可靠性。將大渦模擬計算結果與 RANS方法模擬得到的湍流射流結果相進行了比較，對于平均速度及二階雷諾應力的預測，大渦模擬結果均比RANS方法得到的結果要好，從而驗證了LES方法比RA

3、NS方法更具有一定的優(yōu)越性。
　　采用LES方法開展了對有伴隨流存在的射流結構及空氣動力特性的分析研究。對比了不同速度比條件下平行射流的大渦模擬結果后發(fā)現(xiàn)，隨著速度比的增大，平行射流的軸向速度衰減速率下降，明顯低于自由射流，而且平行射流核心長度增加；平行射流與自由射流特性呈現(xiàn)出明顯的不同，隨著伴隨流速度的增加，射流卷吸能力增強，同時也抑制了射流的對外擴張，從而射流半寬度逐漸減小。
　　在噴射器工作過程中，存在著工作流體與引射

4、流體的不斷混合、撞擊，進而通過兩種不同流體的混合撞擊來傳遞能量，噴射器內(nèi)的射流實質(zhì)上為高雷諾數(shù)強剪切湍射流問題，正是由于在噴射器的內(nèi)部存在著復雜的湍流以及各類流體的混合、卷吸等流動現(xiàn)象，因此對噴射器不同工況下內(nèi)部流體流動過程觀察困難，關于噴射器內(nèi)部湍流流場的研究文獻也相對較少。本文基于前面兩章對湍射流的LES模擬分析，進而將該方法應用于噴射器內(nèi)部流場信息的分析中，從流體湍流強度、不同時刻擬序結構演化等角度分析了噴射器的瞬時流場信息，從渦