腔径比对亥姆赫兹自振射流性能影响

为了提高亥姆赫兹式自振射流的工作能力,采用大涡模拟对自振射流流动特性进行研究,通过实验测试喷嘴出口压力脉动验证了数值模拟的准确性.对4种腔径比的自振喷嘴模型在3种雷诺数下的瞬态流场进行模拟,分析Q准则数下拟序结构涡的运动特性,揭示轴心速度衰减及出口断面速度分布与射流集束性及腔室能量耗散的关系,比较分析振荡幅值对射流脉冲性能的影响.结论表明,大涡模拟可以准确预测自激振荡射流瞬态流场及流动特性,亥姆赫兹腔使均匀来流变得紊乱,涡尺度增大,腔室内能量耗散增大,且腔径比对自振射流影响较大.     

自激振荡脉冲射流装置的频率特性

基于流体网络理论建立了自激振荡脉冲射流装置的相似网络模型,数值计算分析表明,该喷嘴装置具有压力谐振特性和低通滤波特性,在系统固有频率附近,压力响应幅值最大,其固有频率主要由喷嘴形状、结构参数和射流中压力扰动波波速决定,流体压力、振荡腔长、下喷嘴大小和空隙度等对系统的频率特性影响很大,存在产生最大谐振峰值的参数范围,理论分析与实验吻合。提出了相应的自激振荡脉冲振荡喷嘴设计准则,即喷嘴装置的固有频率应接近来流脉动主频。     

均匀流场中三维陷落腔流激振荡实验研究

针对均匀流场中,三维等高型陷落腔因分离流而产生的流激振荡问题,开展了系列的实验研究.实验过程中,主要考虑来流攻角为0时,流速变化(Re=2.06×105~1.16×106)对三维陷落腔流激振荡特性的影响.同时,分别测量了三维腔体侧壁周向及垂向流体压力,分析了腔体内稳态压力和脉动压力的周口、垂向分布规律及腔口剪切层自持振荡特性.实验结果表明:均匀流场中三维陷落腔内部压力分布复杂,且当雷诺数大于某值时腔体内稳态压力全都呈现出负压,同时腔口随边处存在着较大的脉动压力,且脉动压力随相对高度增加而减小,但腔口导边及侧面处的脉动压力随相对高度增加而增大.剪切层自持振荡频率的无量纲数St数随Re变化为一常数值,但其值略大于气流场中二维陷落腔的St数.     

复杂裂隙网络内冲击射流脉动压力传播过程数值研究

引入高坝下游基岩复杂裂隙网络结构,对裂隙网络内冲击射流脉动压力的传播过程和机理展开数值研究.应用蒙特卡洛方法,建立河床岩体仿真裂隙网络内脉动压力的瞬变流传播模型.数值模拟得出各裂隙线元内的瞬时脉动压力时间过程,以及脉动压力强度的空间分布云图.结论认为:点脉动压力的瞬时分布是各裂隙线元内的压力波传播、反射并叠加的结果,具有显著地各向异性特性.脉动强度基本服从正态分布.频谱分析得出点脉动压力不仅和岩体控制体外部施加的干扰脉动有关,而且和与此点相衔接的线元、以及通过其他线元与此点相贯通的线元的几何、物理特性有关.     

串联型脉冲喷嘴的实验研究

根据水声学原理和瞬变流理论,在自激振荡脉冲射流喷嘴的基础上,设计了一种新型的串联型脉冲喷嘴,它由Helmholtz谐振腔和风琴管谐振腔串联组成。实验选用3种不同形状碰撞壁风琴管,采用SD150测试系统,分析了串联型脉冲射流动态特性和形状变化对脉冲射流特性的影响规律,以及泵压和风琴管振荡腔长对射流冲蚀效果的影响。实验结果显示:如果两振荡腔结构参数选择合理,使其固有频率耦合,射流将能激励出更大的流体振荡,射流的瞬时能量将得到更大提高;3种碰撞壁中,冲蚀效果最佳的是球面形碰撞壁风琴管串联型脉冲喷嘴。     

串联型脉冲喷嘴的实验研究

根据水声学原理和瞬变流理论,在自激振荡脉冲射流喷嘴的基础上,设计了一种新型的串联型脉冲喷嘴,它由Helmholtz谐振腔和风琴管谐振腔串联组成.实验选用3种不同形状碰撞壁风琴管,采用SD150测试系统,分析了串联型脉冲射流动态特性和形状变化对脉冲射流特性的影响规律,以及泵压和风琴管振荡腔长对射流冲蚀效果的影响.实验结果显示如果两振荡腔结构参数选择合理,使其固有频率耦合,射流将能激励出更大的流体振荡,射流的瞬时能量将得到更大提高;3.种碰撞壁中,冲蚀效果最佳的是球面形碰撞壁风琴管串联型脉冲喷嘴.     

基于FLUENT的人工淹没射流喷嘴流场仿真

根据Fluent流体仿真软件和人工淹没射流喷嘴内流场的特点,基于流体力学基本理论,对人工淹没射流喷嘴进行了仿真研究。通过数值模拟计算,得到了人工淹没射流喷嘴的压力分布云图和速度分布矢量图和静压力分布图等。模拟结果表明,在人工淹没射流喷嘴的圆柱段存在速度最大值,射流在圆柱段出口处与周围的水产生了强烈的剪切作用,出现了流速不均匀和脉动现象,再加上圆柱段出口端明显的负压区,这些都为空化作用的产生提供了有利条件。     

高压叶片泵瞬时流量分析

针对高压叶片泵在预升压过程中工作腔机械闭死压缩，排油区的油液通过减振阻尼的回冲过程改变了泵瞬时流量的波形，增大了流最脉动等问题，文章作者以VQ35泵为例，对高压叶片泵瞬时流量进行了仿真分析，得出了影响高压叶片泵瞬时流量脉动的主要因素是泵的工作压力和工作介质的体积弹性模量。     

旋度对旋转冲击射流传热特性的影响

基于已有文献中的实验数据,提出了一种采用RNG-k-ε湍流模型能较准确地模拟旋转冲击射流靶面传热特性的数值计算方法。采用该方法,针对内置螺旋杆、内置扭转带和内置导叶片三种类型的激发旋流方式,得出了来流Re数对喷嘴出口射流旋度的影响,并分析了旋度对靶面换热特性的影响。数值结果表明:不考虑Re数影响的旋度评估方式会出现很大偏差,螺旋角30°和45°下喷嘴出口气流的旋度对来流Re数比较敏感。三种不同喷嘴的旋流在冲击靶面会产生不同的高换热"冷斑","冷斑"的形状及面积大小与喷嘴出口旋度有关。气流旋度越大,换热Nu峰值越小,但换热均匀性提高。不同结构喷嘴下靶面换热特性取决于来流Re数和旋度的综合效应。本研究中,相同条件下内置螺旋杆产生的旋流冲击射流在靶面具有最佳的均匀高效换热性能。     

湍流扰动对液滴破碎的影响及模拟方法研究

为考虑射流内部湍流扰动对雾化的影响,本文将喷嘴内部湍流扰动量用湍流长度和时间尺度来表示,并以权重的形式加入初次破碎模型中。对比分析了单液滴表面不稳定波和湍流扰动对液滴破碎的影响。计算结果表明:湍流扰动随液滴运动时间的增加对破碎的影响逐渐减小,不稳定波的影响比重逐渐增大;喷嘴内流速越大,湍流扰动量越强,影响的时间越久。对本文提出的破碎模型进行了验证,计算结果表明:湍流扰动会导致液滴的索特尔平均直径(SMD)减小4%左右;随入射压力升高,湍流扰动对贯穿距的影响逐渐增大;虽然二次破碎发生在距离喷嘴较远处,但初始湍流值的大小,还是能影响到二次破碎后液滴大小和速度。