【摘要】：脈沖橫向射流是一種復(fù)雜的多尺度流動形式,廣泛應(yīng)用于能源化工及航空航天領(lǐng)域,具有重要的理論研究和工程應(yīng)用價值。目前對于橫向射流的研究主要集中在穿透、摻混及擴散特性上,而對于脈沖橫向射流宏觀及微觀多尺度結(jié)構(gòu)及控制影響因素尚缺乏足夠認(rèn)識。鑒于此,本文綜合使用激光誘導(dǎo)熒光(LIF)和粒子圖像測速儀(PIV),在自行設(shè)計搭建的小型循環(huán)水洞上,對不可壓的穩(wěn)定及脈沖橫向射流開展了實驗測量,詳細(xì)研究了流速比R=3、4、5,脈沖頻率f=0.5、0.75、1,占空比α=35%、50%、65%、100%的脈沖橫向射流宏觀平均流場結(jié)構(gòu)和微觀湍流擬序結(jié)構(gòu)特性。首先應(yīng)用激光誘導(dǎo)熒光(LIF)方法,通過高速攝像對不同斷面的穩(wěn)定及脈沖橫向射流瞬態(tài)結(jié)構(gòu)進行了連續(xù)成像,得到了脈沖橫向射流多尺度結(jié)構(gòu)的演化發(fā)展特性;在此基礎(chǔ)上,通過高分辨率粒子圖像測速儀(PIV)測量得到了連續(xù)和脈沖橫向射流的平均湍流統(tǒng)計量,包括平均速度、湍流耗散率等,以表征橫向射流的穿透及摻混特性;接著,對PIV獲得的瞬時速度場進行了本征正交分解(POD)處理,并結(jié)合擬序渦識別與提取算法,分析得到了橫向射流中渦核大小和旋轉(zhuǎn)強度的統(tǒng)計分布特性;最后,應(yīng)用有限時間李雅普諾夫指數(shù)(FTLE)分析方法,提取到了橫向射流中拉格朗日擬序結(jié)構(gòu)(LCS),解析了橫向射流中潛在的流體輸運及摻混路徑。結(jié)果表明,穩(wěn)定橫向射流中,宏觀摻混區(qū)域主要分布于射流充分發(fā)展段及其后緣回流區(qū),微觀湍流擬序結(jié)構(gòu)則主要分布于射流下游的近壁邊界層和射流剪切層,其潛在輸運路徑包括了橫流回流區(qū)域和射流前緣邊界。加入脈沖調(diào)制后,橫向射流穿透性和摻混性都顯著增強,主要摻混區(qū)域由射流下游的充分發(fā)展段轉(zhuǎn)移至噴嘴出口附近的射流剪切層,并且流場中的湍流擬序結(jié)構(gòu)尺度增大、強度增強,與此同時射流下游近壁面附近的小尺度渦結(jié)構(gòu)則逐漸消失,流體微元的輸運摻混路徑也逐漸集中到射流前后緣剪切層。最后,對比結(jié)果證明,占空比是脈沖橫向射流的主要控制參數(shù)。
【圖文】：

圖 1-1 燃?xì)廨啓C燃燒組織沖調(diào)制也是對橫向射流進行控制和優(yōu)化的主要方法，在橫。要對這一重要流場現(xiàn)象進行了解和利用，，就必須進行深用實驗、模擬等手段對于脈沖橫向射流的平均軌跡線、要方面進行了深入的研究，對于它的實際工業(yè)應(yīng)用也有大對于脈沖橫向射流研究關(guān)注于平均特性而忽略微觀機理。速手段對脈沖橫向射流的速度場進行精確測量，旨在彌補為實際工程和流體力學(xué)的研究提供幫助。研究現(xiàn)狀向射流研究現(xiàn)狀

同橫流主流垂直的橫向射流結(jié)構(gòu)。項異步電動機驅(qū)動水泵，型號為 YDQ 公司出產(chǎn)，型號為 HDVC7.5E4制范圍為 0~1.2m/s。主流水泵帶動結(jié)構(gòu)，另其破碎化，再經(jīng)由漸縮段流動結(jié)構(gòu)進入觀測區(qū)域。蜂窩段清理窗，用于定期清理雜質(zhì)，示蹤體由透明有機玻璃構(gòu)成方形腔室（璃厚度為 10mm，保證透明便于實流邊界層并調(diào)節(jié)射流管口與壁面平使用 10mm 鋁材制成。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O358

【參考文獻】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 吳丹;湍流氣固兩相撞擊流多尺度特性及模型的數(shù)值研究[D];華中科技大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 郭福水;水平槽道內(nèi)湍流兩相流的PIV測量[D];華中科技大學(xué);2004年

本文編號：2595696