基于脈沖微射流控制的射流摻混特性研究.pdf

1、湍射流流場(chǎng)的摻混控制研究是流體研究領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，比如通過提高摻混率實(shí)現(xiàn)射流燃?xì)獾某浞秩紵瑴p少污染物排放，能源充分利用；通過提高摻混率實(shí)現(xiàn)流場(chǎng)的快速擴(kuò)散降溫；通過提高摻混率降低流動(dòng)噪音等等。而對(duì)流場(chǎng)摻混的控制分為主動(dòng)控制技術(shù)和被動(dòng)控制技術(shù)，本文采用主動(dòng)控制技術(shù)，利用側(cè)向垂直分布的脈沖微射流對(duì)圓射流進(jìn)行激勵(lì)，通過改變脈沖微射流的分布方式以及微射流的激勵(lì)頻率、質(zhì)量流率、占空比等流動(dòng)參數(shù)，研究各個(gè)參數(shù)對(duì)射流流場(chǎng)擴(kuò)散摻混的影響。
　　首

2、先，研究了流場(chǎng)摻混變化特性與微射流激勵(lì)分布方式之間的關(guān)系。在每支微射流的流動(dòng)參數(shù)一致的條件下，將2、3、4、6支脈沖微射流沿圓射流徑向作對(duì)稱分布，借助商業(yè)軟件ANASYS Fluent中的大渦模擬法對(duì)微射流控制的圓射流進(jìn)行了數(shù)值模擬并通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了數(shù)值模擬的可靠性。在此基礎(chǔ)上對(duì)比不同分布方式激勵(lì)下流場(chǎng)的擴(kuò)散方式及卷吸摻混效果，發(fā)現(xiàn)2支對(duì)稱分布的脈沖微射流對(duì)圓射流的摻混增強(qiáng)效果最佳。
　　其次，對(duì)微射流激勵(lì)頻率變化所產(chǎn)生的激勵(lì)效

3、果進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)中采用不同分布的微射流對(duì)圓射流進(jìn)行擾動(dòng)激勵(lì)，通過調(diào)節(jié)微射流的激勵(lì)頻率與自由射流大渦頻率的比值FV/FO從0～2變化，分析了圓射流流場(chǎng)中擬序結(jié)構(gòu)的發(fā)展演變規(guī)律與射流軸線上的速度衰減規(guī)律，發(fā)現(xiàn)最佳的流動(dòng)狀態(tài)對(duì)脈沖激勵(lì)頻率的變化十分敏感，在微射流激勵(lì)頻率FV與主射流大渦頻率FO相同時(shí)，流場(chǎng)的摻混增強(qiáng)效果最明顯。
　　然后，對(duì)微射流的質(zhì)量流率和占空比的激勵(lì)效果進(jìn)行了研究。通過電磁閥調(diào)節(jié)微射流的質(zhì)量流率和占空比對(duì)圓射流進(jìn)行

4、激勵(lì)并分析了流場(chǎng)的摻混增強(qiáng)效果。結(jié)果表明在質(zhì)量流率比Cm<0.05％時(shí)，流場(chǎng)的摻混增強(qiáng)效果隨著微射流質(zhì)量流率的增大呈現(xiàn)加強(qiáng)趨勢(shì)，當(dāng)質(zhì)量流率比Cm>0.05%后，微射流之間出現(xiàn)對(duì)撞，圓射流的摻混增強(qiáng)效果反而隨著質(zhì)量流率的增大呈現(xiàn)減弱趨勢(shì)；在本文對(duì)占空比的研究范圍內(nèi)（10%～20%），微射流對(duì)流場(chǎng)摻混的增強(qiáng)效果隨著占空比的增大出現(xiàn)下降趨勢(shì)。
　　最后，本文解釋了微射流激勵(lì)下流場(chǎng)摻混增強(qiáng)的物理機(jī)制，揭示了流場(chǎng)渦結(jié)構(gòu)在微射流激勵(lì)下的發(fā)展演