聲激勵(lì)是控制流動(dòng)和燃燒的有效手段.為研究聲激勵(lì)對(duì)圓射流流場(chǎng)的控制作用,采用大渦模擬方法計(jì)算了不同頻率的聲激勵(lì)下的圓射流流場(chǎng)（Re=2020）,分析了流場(chǎng)對(duì)聲激勵(lì)的非線性響應(yīng)過程.對(duì)渦量和Q函數(shù)的分析表明流場(chǎng)擬序結(jié)構(gòu)的變化與激勵(lì)頻率有關(guān).通過傳遞函數(shù)分析及脈動(dòng)速度的分解,揭示出擾動(dòng)波在流場(chǎng)中有三種傳播模式,即對(duì)流傳播模式、聲波—對(duì)流混合傳播模式和聲波傳播模式,與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合較好.通過分析速度功率譜（PSD）在空間的分布,反映出激勵(lì)引起湍流能量在頻率空間的重新分配.研究表明,射流響應(yīng)對(duì)激勵(lì)頻率的選擇特性不僅表現(xiàn)在流場(chǎng)結(jié)構(gòu)的變化,還與擾動(dòng)波的傳播模式密切相關(guān).當(dāng)激勵(lì)頻率在射流優(yōu)勢(shì)頻率附近時(shí),擾動(dòng)波以對(duì)流模式傳播,流場(chǎng)結(jié)構(gòu)及能量在頻域的分布都發(fā)生明顯變化. 

【文章來源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào). 2019,49(06)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

不同計(jì)算網(wǎng)格下流向速度的平均值和均方根值的分布

圖1(a)和(b)分別是進(jìn)口平面和中間剖面的網(wǎng)格分布圖,計(jì)算域的流向長(zhǎng)度和徑向距離都為12D.計(jì)算采用了三套網(wǎng)格,數(shù)目分別為122萬、258萬和550萬.圖2比較了三套不同網(wǎng)格下的流向速度的一階矩(平均值)和二階矩(RMS:均方根值)的計(jì)算結(jié)果.圖2(a)和(c)分別是X=6D處流向速度一階矩和二階矩沿徑向的分布, (b)和(d)分別是中心線上流向速度一階矩和二階矩的分布.可以看出,粗網(wǎng)格與密網(wǎng)格有較大差異,而中等網(wǎng)格與密網(wǎng)格結(jié)果非常接近,計(jì)算結(jié)果不再隨網(wǎng)格的加密出現(xiàn)明顯變化,說明采用中等網(wǎng)格已滿足計(jì)算精度的要求.經(jīng)過網(wǎng)格獨(dú)立性驗(yàn)證,以下計(jì)算結(jié)果采用的網(wǎng)格總數(shù)為200×110×110≈258萬.對(duì)射流出口、核心勢(shì)流區(qū)及剪切層附近的網(wǎng)格進(jìn)行加密,最小網(wǎng)格大小為hx=hy=hz=0.2mm.計(jì)算的時(shí)間步長(zhǎng)量級(jí)為10-5s,對(duì)應(yīng)的克朗(Courant Friedrichs Lewy,CFL)數(shù)小于0.1.為了避免出現(xiàn)回流,計(jì)算中加了很小的空氣伴流速度,Uc=0.019Uj.2 結(jié)果討論

圖2 不同計(jì)算網(wǎng)格下流向速度的平均值和均方根值的分布圖4(a)為無量綱流向速度的平均值和均方根值在中心線上的分布.當(dāng)X<5D時(shí),平均速度基本保持為進(jìn)口速度,即勢(shì)流核心區(qū)的長(zhǎng)度約為5D,和文獻(xiàn)中報(bào)道的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致[12,19].在勢(shì)核區(qū)中心線上流向速度的均方根值較小.當(dāng)X>5D時(shí),平均速度開始下降,均方根速度則快速增長(zhǎng),說明能量從平均流場(chǎng)向脈動(dòng)場(chǎng)轉(zhuǎn)化.在射流上游,脈動(dòng)速度主要由剪切層大尺度擬序結(jié)構(gòu)引發(fā),勢(shì)流核心區(qū)內(nèi)中心線上脈動(dòng)速度受剪切層中周向渦環(huán)影響不大.勢(shì)核區(qū)結(jié)束后剪切層相互融合,湍流的小尺度隨機(jī)脈動(dòng)明顯增長(zhǎng).


本文編號(hào)：3425364