等腰三角形湍流射流的流动特性实验研究

对喷嘴等效直径相同出口Reynolds数均为15000的3种等腰三角形（顶角分别为30,60和90°）以及圆形孔口射流进行了流场显示与速度场测量.结果表明:相比于圆形射流,等腰三角形射流的出口中心线速度衰减更快,湍流度更高,三角形射流卷吸周围流体能力显著增强.随着三角形顶角减小,近场区涡结构三维性更强,卷吸效果更明显.此外,对不同射流的中心线湍动能谱概率密度函数Taylor尺度和Kolmogorov尺度进行了分析讨论,发现出口形状对湍流小尺度运动的影响较小.      

圆形射流中心线上小尺度湍流的统计特性及其受高频噪声的影响

本文采用热线风速仪测量了出口雷诺数为Re (≡ U_jd/ν) = 20100的圆形射流的中心线轴向速度,其中U_j为动量平均出口速度,d为喷嘴出口直径,ν为运动黏性系数.在有效去除热线测量数据中的高频噪声后,作者对射流中心线上小尺度湍流统计量的变化规律进行了系统的分析.研究发现,射流在经过一定距离的发展后,其小尺度统计量逐渐进入自相似状态,湍动能平均耗散率ε随下游距离的增加以指数形 关键词： 恒温热线 圆形湍射流 耗散率 小尺度     

出口雷诺数对平面射流自保持性的影响

通过实验研究出口雷诺数对平面湍流射流自保持性的影响. 测量的射流来自相同的喷嘴但不同的雷诺数Re（≡U_jh/ν,其中U_j是出口平均速度、h是窄缝出口的厚度和ν是黏性系数）,其变化范围是Re=4582—57735.所得的数据包括沿轴线的平均速度、湍流强度、积分尺度、高阶矩和能谱. 实验发现,随着Re的增大,平面射流发展减慢,平均速度和湍流强 关键词： 平面射流 雷诺数 自保持性     

圆形射流湍流场的大涡模拟研究

使用发展的大涡模拟并行程序,数值模拟了圆形射流湍流场,与实验值进行详细比较,对大涡模拟程序进行检验,并分析网格尺度对计算结果的影响。结果表明,大涡模拟计算的平均速度场和雷诺应力场与实验值符合得非常好,验证了该大涡模拟计算程序的可靠性和精确度。同时发现一阶统计矩受网格尺度影响不大,二阶及高阶矩与网格尺度有较大的关系,因此使用大涡模拟方法计算湍流及湍流燃烧问题应对网格依赖性进行必要分析,至少保证二阶统计矩具有较好的精度。     

边界条件对径向湍流射流的影响的计算研究

本文对径向湍流自由射流作了计算，研究了边界条件的不同取法对计算结果的影响，与文献发表的计算结果和实验结果作了比较，再次证明上游湍流结构的边界条件对射流的渐近扩张速率及雷诺应力等流场参数有明显的影响．     

不同湍流模型对热等离子体射流模拟的影响

本文应用大气压等离子体射流传热与流动的三维数学模型,在相同初始条件下,计算得到了采用不同湍流模型时氩等离子体射流对称轴线上的温度、速度及空气质量分数分布,并与文献中同等条件下的实验结果进行了比较,结果表明采用标准κ-ε模型和Realizableκ-ε模型时与实验结果相差较大,而采用RNGκ-ε湍流模型时模拟结果与实验数...     

直接模拟离散颗粒对湍流射流的影响

发展了一种基于双向耦合的直接数值模拟方法,研究了两相湍流射流中离散颗粒对气相射流的影响。流场采用高分辨率的算法直接耦合求解,颗粒相采用拉格朗日方法跟踪。结果表明不同Stokes数的颗粒对射流的影响不同。所有的颗粒都降低了射流速度半宽,但对流向平均速度剖面的影响比较复杂.Stokes数为0.01和50的颗粒降低了横向平均速度,使得湍流强度剖面变的更宽更低;而Stokes数为1的颗粒则增加了横向平均速度,降低了湍流强度。     

不同湍流模型对圆射流数值模拟的讨论

采用FLUENT软件,选择Spalart-Allmaras模型,标准κ-ε模型以及RNG κ-ε模型对气体无限空间淹没湍流圆射流进行了数值模拟,并将计算结果与理论分析及实验测量方法所得结果进行比较.结果表明,三种模型都能较好反映射流规律,但计算数值与理论值和实测值有所差异,标准κ-ε模型的模拟效果最好.     

径向湍流旋转射流的计算研究

本文对径向湍流旋转射流作了计算研究,考察了边界条件的不同取法对计算结果的影响,并与过去国外学者发表的实验结果作了比较讨论,再次证明边界条件的适当改变,对射流的渐近扩张速率有明显的影响,也有助于流场其它参数（如雷诺应力,脉动速度）预测的改善。同时我们也看到:（1）由于实验数据的误差;（2）也由于流场上游的边界条件不是实验测量的,除了湍流结构系数Y12F是作者凭经验估计的以外都是用的文献[2]的计算结果; （3）由于平均流动定常的假定;湍流应力的预测,特别是左边半幅和uw,还不理想。     

喷管出口处初始湍流结构对自由射流渐近扩张速率的影响

喷管出口处初始湍流结构对自由射流渐近扩张速率的影响吕盘明（中国科技大学热科学和能源工程系合肥２３００２６）关键词自由射流；边界条件；湍流模型；湍流结构１引言关于标准的ｋ－εＥＶＭ（涡粘性模型）的通用性有三个最最典型的疑难例子（或者说是佯谬）在很多文献...     

Influences of initial velocity, diameter and Reynolds number on a circular turbulent air/air jet

This paper assesses the suitability of the inflow Reynolds number defined by Re_o ≡ U_oD/ν (here U_o and D are respectively the initial jet velocity and diameter while ν is kinematic viscosity) for a round air/air jet. Specifically an experimental investigation is performed for the influences of U_o, D and Re_o on the mean-velocity decay and spread coefficients (K_u, K_r) in the far field of a circular air jet into air from a smoothly contracting nozzle. Present measurements agree well with those previously obtained under similar inflow conditions. The relations K_u ∝ U_o and K_r ∝ 1/U_o for U_o < 5 m/s appear to work, while each coefficient approaches asymptotically to a constant for U_o > 6 m/s, regardless of the magnitudes of Re_o and D. It is revealed that Re_o may not be an appropriate dimensionless parameter to characterize the entire flow of a free air/air jet. This paper is the first paper that has challenged the suitability of Re_o for turbulent free jets.     

圆管潜射流生成偶极子涡特性实验

利用溢流恒压装置产生具有稳定出流速度的圆管潜射流, 结合染色液流态显示方法, 在多种射流无量纲潜深d/H、雷诺数Re以及限制数C的组合下, 实验研究了该潜射流动量在有限深密度均匀流体中的演化特性, 其中d为射流潜深, H为水深. 研究表明, 当C<1时潜射流表现为深水特征, 而当1≤ C<2时潜射流表现为过渡特征, 在这两种情况下均不产生任何形式的大尺度相干结构; 当2≤ C<10时潜射流表现为浅水特征, 而C≥10时潜射流表现为极浅水特征, 在这两种情况下均产生大尺度的偶极子涡结构. 对极浅水特征潜射流, 在各种无量纲潜深下, 偶极子涡结构的无量纲形成时间t_f^*与无量纲射流时间T_inj^*均满足相同的正比例关系; 对浅水特征潜射流, 当d/H=0.5时, t_f^*与T_inj^*满足某种线性关系, 但对其他无量纲潜深, t_f^*与T_inj^*之间无明显规律. 关键词： 圆管潜射流 限制数 偶极子涡结构 形成时间     

Self-sustained oscillations in a homogeneous-density round jet

The paper is devoted to a new phenomenon of self-sustained oscillations triggered in a round free homogeneous-density jet. It was shown by the experimental investigations supported by the numerical approach based on extensive-Large Eddy Simulations studies that such a self-sustained regime can be established in a homogeneous-density jet, provided that the boundary layer at the nozzle exit is sufficiently thin and the perturbation level sufficiently low. The growth rate of the naturally amplified unstable modes is high enough to induce backflow leading to self-excited oscillations.     

Effects of upstream roughness and Reynolds number on separated and reattached turbulent flow

This paper presents experimental investigation of upstream roughness and Reynolds number effects on the recirculation region over a smooth forward facing step. The upstream rough wall was produced from 1.5 mm sand grains and the Reynolds number based on step height, Re_h, was varied from 2040 to 9130 for both the upstream smooth and rough walls. For the smooth wall, the reattachment length increased monotonically with Re_h to an asymptotic value of 2.2 step heights for Re_h ≥ 6380. Upstream roughness reduced the reattachment length by 44% because of larger momentum deficit and higher turbulence level in the rough wall boundary layer. The mean velocities and Reynolds stresses were also reduced by roughness. The Reynolds shear stress and production of turbulent kinetic energy showed high negative values at the leading edge of the step indicating counter-gradient diffusion. The implications of these results for standard eddy viscosity models are discussed.     

高超临界雷诺数区间内二维圆柱绕流的实测研究

实测强风工况下高度167 m的徐州彭城电厂冷却塔的表面风荷载,并归纳历史上其他研究人员给出的实测结果,以丰富高超临界雷诺数(Re)区间二维圆柱绕流的试验成果.在低湍流度均匀流场和高湍流度大气边界层流场中分别开展4种风速8类粗糙度条件下的冷却塔刚性模型测压风洞试验,通过对比低雷诺数(Re=2.1×10~5—4.19×10~5)条件下的风洞试验结果和高雷诺数(Re=5.4×10~7—1×10~8)条件下的现场实测结果研究各种静动态绕流特征随雷诺数的变化规律,重点考察雷诺数无关现象的产生条件.研究结果表明,对于物表相对粗糙度在0.01以上的圆柱绕流,雷诺数不相关现象存在于很宽的雷诺数范围(2×10~5Re1×10~8)内;增大来流湍流度亦能引起的雷诺数无关现象,但此时该现象可能仅存在于一个较窄的低雷诺数范围内.     

Analytical investigation velocity fields on mean and turbulent of a plane jet

This paper analyses the downstream developments of the mean and the turbulent velocity fields of a plane jet. Based on the conservation of mass and the conservation of momentum, the mean-velocity half width （reflecting the jet spread rate） and the relative mass flow rate （jet entrainment） are related to the decay rate of the centreline mean velocity. These relations are not subject to self-preservation. Both analytical and experimental results suggest that the jet spread rate （K1） and the entrainment rate （K3） （and thus the decay rate K2） can be well estimated from the centreline velocity, i.e., K1 ≈ 0.6K2 and K3 ∝K2. The effect of initial mean velocity and RMS velocity profiles on the downstream mean velocity field appears to be embodied in the constants K1 K2 and K3. The analytical relationship for the self-preserving Reynolds shear stress, obtained for the first time, works well.     

Analytical investigation on mean and turbulent velocity fields of a plane jet

This paper analyses the downstream developments of the mean and the turbulent velocity fields of a plane jet. Based on the conservation of mass and the conservation of momentum, the mean-velocity half width (reflecting the jet spread rate) and the relative mass flow rate (jet entrainment) are related to the decay rate of the centreline mean velocity. These relations are not subject to self-preservation. Both analytical and experimental results suggest that the jet spread rate (K₁) and the entrainment rate (K₃) (and thus the decay rate K₂) can be well estimated from the centreline velocity, i.e., K₁ ≈ 0.6K₂ and K₃ ∝ K_2. The effect of initial mean velocity and RMS velocity profiles on the downstream mean velocity field appears to be embodied in the constants K₁ K₂ and K₃. The analytical relationship for the self-preserving Reynolds shear stress, obtained for the first time, works well.     

层流圆管潜射流生成蘑菇形涡结构特性数值研究

基于不可压Navier-Stokes方程, 采用计算流体力学方法, 数值模拟与分析了层流圆管潜射流在密度均匀黏性流体中的演化机理及其表现特征, 定量研究了蘑菇形涡结构无量纲射流长度L^*、螺旋型涡环半径R^*及其包络外形长度d^*等几 何特征参数随无量纲时间t^*的变化规律. 数值结果表明, 蘑菇形涡结构的形成与演化过程可分为三个不同的阶段: 启动阶段、发展阶段和衰退阶段. 在启动阶段, L^*和d^*随t^* 线性变化, 而R^*则近似为一个常数; 在发展阶段, 蘑菇形涡结构的演化具有自相似性, L^*, R^*和d^*与t^*1/2均为同一正比关系, 而且雷诺数和无量纲射流时间不影响该正比关系; 在衰退阶段, L^* 和R^* 正比于t^*1/5, 而d^*则近似为一个常数. 此外, 还对蘑菇形涡结构二次回流点、 动量源作用中心及其几何中心的速度变化规律、垂向涡量分布特征和 涡量-流函数关系进行了分析. 关键词： 圆管潜射流 蘑菇形涡结构 演化机理