基于非定常微射流控制的圓湍射流數(shù)值模擬研究.pdf

1、圓湍射流在大自然和工業(yè)技術領域普遍存在，因此，多年來有很多對湍射流控制的研究。其中增加混合率是一個重要的研究熱點，比如通過增加混合率實現(xiàn)化石燃料的充分燃燒，減少二氧化碳，有毒氣體及PM2.5的排放；通過增加混合率實現(xiàn)快速擴散降溫；通過增加混合率降噪等等。而對此非定常微射流控制是一種非常有效的手段。
　　本文借助開源C++庫OpenFOAM搭建了基于非定常微射流控制的圓湍射流（Re=8000）數(shù)值模擬平臺，并結合商業(yè)軟件Ansys

2、Fluent模擬結果對比分析了帶噴嘴和無噴嘴幾何模型、四種網(wǎng)格劃分方案以及湍流模型對無微射流情況的圓湍射流流場結果的影響，進一步與射流實驗結果做了對比，驗證了本文所建立平臺的可靠性。在此基礎上，研究了微射流激勵頻率和質量流率對圓湍射流混合特性增強的物理機制，揭示了微射流控制下的湍射流早期演變過程。
　　數(shù)值模擬研究發(fā)現(xiàn)，當兩只非定常微射流作用時，在質量流率Cm一定的情況下射流速度衰減率K隨著激勵頻率的增加呈現(xiàn)先增后減的趨勢，當微射

3、流激勵頻率與射流大渦主頻比值為1時，速度衰減率達到最大值，此時射流混合增強效果最為明顯。在我們所研究的質量流率范圍內，質量流率為0.66％時對應著射流混合效果最好。
　　根據(jù)Q準則識別的流場渦結構發(fā)現(xiàn)，當Cm<0.25%，微射流融入管流剪切層；當Cm>0.33%時，微射流穿破剪切層，并在出口處與渦環(huán)直接作用；當mC=4.1%時微射流對撞，并反向發(fā)展分裂，一部分結構在下游與渦環(huán)相互作用。這解釋了微射流質量流率變化對射流強化混合的影響