激光多卜勒风速仪在自由射流流场测量中的应用

紊流射流规律是航空、宇航及一般工程所关注的重要问题。激光多卜勒风速仪系统(LDA)在当前是极先进的测速工具。本文总结了用LDA对厚唇喷管的亚音自由射流和同轴自由射流以及超临界自由射流流场进行大规模实验研究中积累的测量经验,并介绍了一些典型的测量结果。经验表明,由于紊流射流涉及很宽的速度和紊流度范围,还涉及冲波的作用,现象很复杂,故影响LDA测量效果的因素相当多。测量中必须精心组织测量过程,正确施加散射粒子,恰当选用频移、激光束夹角及高低通滤波,才能获得满意的结果。     

气雾两相受限射流特性的研究

本文采用自由射流理论研究了有限空间中气雾两相射流的流动特性,考虑雾相的存在对气相流速的作用,并由此推出了受限气雾两相流气速分布和雾相浓度分布计算方法,结果表明雾滴的卷入对气流的流动起到了阻滞作用,使其流速减小,在此基础上对受限射流在排出口附近存在的分离面进行了讨论,并采用单颗粒动力学模型求解了雾滴的速度分布,得知当雾滴的直径dp=5μm,在距喷嘴出口30mm的地方将雾滴加入到出口气速u0=140m/s的气相射流中时,雾滴在15mm左右的距离内就能被加速与气流等速,最后经过实验论证得知模型计算值与实验值吻合较好,该模型能较好的体现有限窨中的气雾两相射流特性。     

纤维冷却场内高温高速气粒两相射流的数值模拟

对燃烧室喷出的射入通道内的高温高速两相流进行了数值模拟。建立了考虑辐射及射流周围空间具有一定速度的气粒两相射流的数学模型和物理模型。利用积分方法求解了高温高速射流的速度分布和流量分布。利用网格离散的数值算法求解了温度分布。同时给出了颗粒相的浓度分布规律。计算结果在定性分析上是合理的。     

固—液两相撞击射流流场特征数值模拟

通过数值模拟的方法,采用RNG k-ε湍流模型,分析了喷嘴距离为60 mm、喷嘴直径为1 mm、介质为水、出口速度为100 r/s的固一液两相撞击射流流场的压力、速度、颗粒运动轨迹等流动特征。利用离散相模型模拟了颗粒运动的特点,并且得出了以下的规律:射流区内速度与压力负线性相关;颗粒离轴线越远速度越小。     

正交射流尾迹气固两相流动的数值模拟

运用气相ｋ－ｅ湍流模型和颗粒相代数方程模型对正交射流（垂直的交叉射流）尾迹气固两相流动进行了数值模拟，获得了该流动尾迹的气、固相速度分布，颗粒质量流分布，计算结果与实验值定性符合，文中探讨了一次风口（主流入口）粉气质量比对颗粒混合的影响以及颗粒对气相流场的影响，并得到了一些有价值的结论。     

正交射流尾迹气固两相流动的数值模拟

运用气相ｋ－ε湍流模型和颗粒相代数方程模型对正交射流（垂直的交叉射流）尾迹气固两相流动进行了数值模拟，获得了该流动尾迹的气、固相速度分布，颗粒质量流分布，计算结果与实验值定性符合．文中探讨了一次风口（主流入口）粉气质量比对颗粒混合的影响以及颗粒对气相流场的影响，并得到了一些有价值的结论．     

雷诺数对气固两相圆湍射流影响的实验研究

为了探求气固两相圆湍流射流的特性，研究了不同雷诺数对气固两相圆湍射流的影响.在水平圆喷口近场处使用了粒子图像测速技术(PIV)，对雷诺数分别为6 230、10 010时的气固两相湍流射流进行测试.采用3种粒径的玻璃微珠作为示踪粒子.获得了距喷口出口截面轴向距离为3倍喷口内径处的示踪粒子速度矢量分布.分析比较了不同雷诺数下气相拟序结构对于颗粒扩散的影响.结果表明，随着雷诺数的增大，大颗粒受气相流场的作用更大，颗粒沿轴向的运动刚性加强，颗粒跟随主气流前进的趋势更加明显     

大空间分层空调射流气流重合与卷吸特性研究

为了使大空间多股平行非等温射流模型的理论得到进一步完善,基于单股射流模型、动量守恒以及射流气流之间的交叉几何关系理论研究就显得很为重要;在讨论分层空调射流气流的速度重合特性基础上,提出了实际速度重合修正系数和平均速度重合修正系数两个定义;推导了各速度重合修正系数的计算公式;建立了多股平行非等温射流的流量计算模型,得到了相应计算公式;编制程序计算了修正系数和射流流量,并且做了非线性多项式拟合．提出了一个表征弯曲的射流射程偏离水平距离的物理量．     

附壁射流燃烧器冷态试验研究

本文对新型附壁射流燃烧器进行了冷态试验研究,得到组合射流速度场和两相流浓度场以及相应的分析结果,最后提出了准则方程。     

粉体水平管道分层流动速度分布的PDA研究

研究了气固两相分层流动在水平管道中的速度分布规律 ,进一步认识分层流动的两相作用机理 ,掌握分层流动的规律 .在一个采用流化罐给粉的气力输送试验台上 ,以平均粒径 35 .6 μm的玻璃微珠为试验物料 ,应用二维PDA系统 ,对水平方管内气固两相分层流动的速度分布进行了测量 ,并对试验数据进行了分析 .研究表明 ,在输送质量比不高于 2 0kg·kg-1(固 /气 )的输送条件下 ,PDA测量是可行的 ,分层流动的两相流场表现为湍流的特性 .随着输送浓度的提高 ,颗粒相对输送过程的影响越来越显著 ,脉动行为更加强烈 .     

超流氦中喷射流流场的PIV可视化观察

利用粒子成像测速仪(PIV)对射入到超流氦液浴中的喷射流的初始发展阶段进行观察,主要考察了流型和流场分布状况,旨在分析通过喷射流来实现的示踪粒子投放过程的实际效果及其对测量精度的影响情况.超流氦液浴温度为1.8K,示踪粒子为1.7μm直径的复合物粒子,高速相机拍摄的相邻照片间隔时间为3ms.实验中观察到的喷射流具有一抛物线形状的流型,与正常流体中观察到的喷射流具有一定的相似性.速度场分析结果也显示,射流内的速度场分布远不如正常流体中均匀和规律变化,其中存在许多局部的涡旋流.沿着射流方向上速度的波动幅度越来越小,平均速度在行进了约35mm后降至2mm/s量级.     

Experimental and numerical study on the flapping motion of submerged turbulent plane jet

A submerged,vertical turbulent plane water jet impinging onto a free surface will be self-excited into a flapping oscillation when the jet velocity,leaving the jet orifice,exceeds a critical value.The flapping phenomenon was verified simultaneously in this paper by laser Doppler velocimeter measurement and numerical analyses with volume of fluid approach coupled with a large eddy simulation turbulent model.The general agreement of mean velocities between numerical predictions and experimental results in self-similar region is good for two cases:Reynolds numbers 2090 and 2970,which correspond to the stable impinging jet and flapping jet.Results show that the flapping jet is a new flow pattern for submerged turbulent plane jets with characteristic flapping frequency,and that the decay of the mean velocity along the jet centerline is considerably faster than that of the stable impinging state.     

水垫塘冲击射流附壁区的水力特性

采用粒子成像测速技术(PIV)获得了水垫塘冲击射流全域瞬时精细流场,并在此基础上,对附壁射流区的流速分布规律和水流紊动特征等水力特性进行了系统研究.结果表明:在附壁射流区,射流横向断面的流速、紊动强度分布呈自相似分布规律,具有自由射流的特征;在射流纵向,流速随着流程增加而线性减小,射流半扩展厚度和紊动强度随流程增加而线性增大;并提出了描述附壁射流区射流横向断面流速、紊动强度分布规律的方程,同时得到了附壁射流区射流纵向上流速、半扩展厚度和紊动强度沿流程变化的计算公式.     

钢筋混凝土岔管锐角区修圆优化的压强分布不均匀性研究

修圆优化是缓解钢筋混凝土岔管锐角区应力集中现象的有效措施之一.针对该措施对岔管水力特性带来的显著影响,作者选取Realizablek-ε模型,结合实际工程进行CFD数值模拟,在对岔管的流态特征与水头损失等进行分析的基础上,针对典型断面及管壁压强分布的不均匀性进行定量研究,给出了典型断面压强分布不均匀性衡量标准.结果表明,分岔处附近管壁压强分布不均匀且左右呈现较明显的不对称性,锐角区修圆半径的增大能略微降低岔管水头损失,正常发电工况下,修圆半径小于约0.5倍最大公切球半径时能小幅改善岔管流态,但继续增大修圆半径会恶化流态并增大近分岔处压强分布的不均匀程度.     

液气射流泵性能的试验研究

通过试验及用闪频仪对透明射流泵内气液二相流运动过程的观测,本文对液气射流泵的工作原理及射流破裂机理进行了初步的分析。应用流体力学的基本原理,推导并初步验证了单级液气射流泵的基本性能方程及其简化式;提出了液气射流泵在抽真空时的性能方程的经验表达式,确定最优参数的计算方法和效率较高的液气射流泵设计方法,按此方法设计的液气射流泵用于抽真空时的等温压缩效率最高可达35%。     

浅水流动环境中垂向缝隙射流的数值模拟

为探求浅水流动环境中缝隙射流的流动规律,提出射流的影响范围公式与流动转变条件.应用体积率（VOF）方法跟踪处理自由水面,利用重组化群（RNG）紊动动能-紊动耗散率（k-ε）模型,对浅水流动环境中垂向缝隙射流进行数值模拟.研究流速分布和自由水面位置,对比数值模拟与物理模型试验结果,分析流动转变条件.结果表明,计算结果与试验结果吻合较好,射流出口断面垂向流速分布符合半无限域中射流流速的衰减规律,流速场分布及自由水面位置在小流速比、临界流速比及大流速比下存在不同特性,自由水面隆起高度和流速比、水深比有关,射流对上游的影响距离随流速比增大而增大.     

沙尘天气模拟系统混合段长度计算

应用气固两相流理论计算了沙尘天气模拟系统颗粒自由悬浮速度和混合段长度,利用FLUENT对该系统气固两相流场进行了数值模拟,其中连续相、颗粒相分别采用k-ε湍流模型和离散相模型,相问作用采用随机跟踪模型.结果表明,连续相流场分布规律与理论设计吻合较好,颗粒相浓度场分布可达到试验设计要求.     

横流中底部排污混合区的分析计算

采用Ｋ－ε紊流模型对环境水力学中目前研究尚少的横流中底部排污问题进行了数值模拟．用有限分析法给出了正常网格求解原参数的速度、压力迭代格式．静止环境中自由射流和横流中垂直射流的计算结果与实验资料吻合较好．本文首次对横流中不同射流动量比的垂直、倾斜和水平底部排污混合区进行了较全面地、系统地数值计算和分析，给出了不同工况的速度、浓度分布特性和经验公式．