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超音速混合层稳定性分析及增强混合的研究 总被引:1,自引:2,他引:1
利用流动稳定性提高超音速混合层的混合效率,对于提高超音速流的高效混合是一个有效途径。研究结果表明,有展向曲率的三维混合层中,三维扰动的增长率很大,且法向的掺混能力也较强,可以有效地增强混合。对于高马赫数来流的超音速混合层,这一特性依然存在,这将有利于提高高超音速混合层的混合能力。 相似文献
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超声速边界层/混合层组合流动的稳定性分析 总被引:1,自引:0,他引:1
利用可压缩线性稳定性理论研究了超声速混合层考虑壁面影响流动时的失稳特性. 基本流场选取了具有不同速度特征的2 股均匀来流,进入存在上下壁面的流道中. 混合层与边界层的距离为1~3 个边界层厚度,其中壁面取为绝热壁. 分析了该流动在超声速情况下的稳定性特征,同时还讨论了不同波角下的三维扰动波的演化特点,并与二维扰动波进行了比较和分析. 研究结果表明,在此流动情况下,边界层流动和混合层流动的稳定性特征同时存在,并互有影响,其流动稳定性特征既有别于单纯的平板边界层,也有别于单纯的平面混合层,呈现出了新的稳定性特征. 相似文献
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利用可压缩线性稳定性理论研究了超声速混合层考虑壁面影响流动时的失稳特性. 基本流场选取了具有不同速度特征的2 股均匀来流,进入存在上下壁面的流道中. 混合层与边界层的距离为1~3 个边界层厚度,其中壁面取为绝热壁. 分析了该流动在超声速情况下的稳定性特征,同时还讨论了不同波角下的三维扰动波的演化特点,并与二维扰动波进行了比较和分析. 研究结果表明,在此流动情况下,边界层流动和混合层流动的稳定性特征同时存在,并互有影响,其流动稳定性特征既有别于单纯的平板边界层,也有别于单纯的平面混合层,呈现出了新的稳定性特征. 相似文献
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超声速混合层中扰动增强混合实验 总被引:1,自引:0,他引:1
以基于纳米技术的平面激光散射(nano-based planar laser scattering, NPLS)流动显示技术定性研究了隔板扰动对超声速混合层($Mc=0.5$)的混合增强效果. 首先通过系列实验优化设计了扰动参数. 实验结果表明,超声速混合层对于从隔板引入的扰动非常敏感. 二维扰动的混合强化机制是提前混合层失稳位置,增厚混合层;而三维扰动的混合强化机制主要是通过诱导流向涡和展向运动,促进流动三维性质的发展. 总体而言,三维扰动的混合强化效果优于二维扰动. 由于是超声速混合层,隔板上的扰动片虽然很薄,但同样会引起激波的产生,是该方法中总压损失的主要原因. 相似文献
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利用等热流密度加热条件下降膜流动的三维模型方程进行线性稳定性分析和数值模拟。线性稳定性分析表明,模型方程在小到中等Reynolds数下都适用,并且流向不稳定性增长率随着Reynolds数和Marangoni数增加而增加,展向不稳定性增长率则随着Marangoni数增加而增加,随着Reynolds数增加而减小,流向和展向对扰动波数都存在一个不稳定区间。三维数值模拟表明,在等热流密度加热条件下,液膜在随机扰动的情况下最终会形成带孤立波的三维溪流状结构,液膜与气体的换热也因溪流状结构的出现而加强;在随机扰动的基础上引入占优势地位的展向最不稳定扰动会使得换热增强,液膜会提前破裂;在随机扰动的基础上引入占优势地位的流向最不稳定扰动时,液膜的换热会增强,但不会提前破裂;在随机扰动的基础上同时引入占优势地位的流向和展向最不稳定扰动时,换热会加强且液膜会提前破裂。 相似文献
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利用等热流密度加热条件下降膜流动的三维模型方程进行线性稳定性分析和数值模拟。线性稳定性分析表明,模型方程在小到中等Reynolds数下都适用,并且流向不稳定性增长率随着Reynolds数和Marangoni数增加而增加,展向不稳定性增长率则随着Marangoni数增加而增加,随着Reynolds数增加而减小,流向和展向对扰动波数都存在一个不稳定区间。三维数值模拟表明,在等热流密度加热条件下,液膜在随机扰动的情况下最终会形成带孤立波的三维溪流状结构,液膜与气体的换热也因溪流状结构的出现而加强;在随机扰动的基础上引入占优势地位的展向最不稳定扰动会使得换热增强,液膜会提前破裂;在随机扰动的基础上引入占优势地位的流向最不稳定扰动时,液膜的换热会增强,但不会提前破裂;在随机扰动的基础上同时引入占优势地位的流向和展向最不稳定扰动时,换热会加强且液膜会提前破裂。 相似文献
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用有限差分方法求解三维Navier-Stokes方程和连续性方程,对时间发展的平面混合层中流向涡的产生原因进行了分析.将Rayleigh的轴对称无粘离心不稳定理论推广应用于分析混合层的二维基本流,并导出一无量纲量Ray=-(r/νθ)νθ/r,其中νθ为一流体质点相对于平均速度的速度,r为该质点迹线的曲率半径.当Ray>1.0时就会发生离心不稳定.采用这一判别式后发现混合层中展向涡的周围,尤其是在辫带区,的确存在离心不稳定区域,而过去的实验结果也表明三维不稳定产生于展向涡之间的辫带区.因此有理由认为,除非雷诺数特别小,离心不稳定是流向涡产生和发展的主要原因 相似文献
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圆球诱发斜爆轰波的数值研究 总被引:2,自引:0,他引:2
斜爆轰发动机是飞行器在高马赫数飞行条件下的一种新型发动机,具有结构简单、成本低和比冲高等优点.但是斜爆轰发动机的来流马赫数范围广,来流条件复杂,为实现斜爆轰波的迅速、可靠引发,采用钝头体来诱发.利用Euler方程和氢氧基元反应模型,对超声速氢气/空气混合气体中圆球诱导的斜爆轰流场进行了数值研究.不同于楔面诱发的斜爆轰波,球体首先会在驻点附近诱发正激波/爆轰波,然后在稀疏波作用下发展为斜激波/爆轰波.模拟结果显示,经过钝头体压缩的预混气体达到自燃温度后,会出现两种流场:当马赫数较低时,由于稀疏波的影响,燃烧熄灭,钝头体下游不会出现燃烧情况;而当马赫数较高时,燃烧阵面能传到下游.分析表明,当钝头体的尺度较小时,驻点附近的能量不足以诱发爆轰波,只会形成明显的燃烧带与激波非耦合结构;当钝头体的尺度较大时,流场中不会出现燃烧带与激波的非耦合现象,且这一特征与马赫数无关.通过调整球体直径,获得了激波和燃烧带部分耦合的燃烧流场结构,这一流场结构在楔面诱发的斜爆轰波中并不存在,说明稀疏波与爆轰波面的相互作用是决定圆球诱发斜爆轰波的关键. 相似文献
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从N-S方程出发,通过正则模方法,研究了超声速尾涡的绝对/对流不稳定性性质.计算了流动的稳定性特征随马赫数M,周向波数n.,轴向自由流速度W0和旋转度q等流动参数的变化规律,找到了绝对/对流不稳定区域的边界.通过比较发现,马赫数的增加使流动由绝对不稳定向对流不稳定乃至稳定转化.在所计算的参数范围,周向波数的增加加速了这一转化过程,而且,轴向速度的增加,同样使流动向着稳定的方向转化.同时还分析了不同旋拧程度的流动受可压缩影响的不同.这些结果对于了解旋拧流动稳定性的物理机理以及进行流动控制都有着重要意义. 相似文献
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时间发展平面混合流的三维演化 总被引:6,自引:0,他引:6
采用高精度差分方法和群速度控制方法,求解三维可压缩N S方程,直接数值模拟了时间发展的平面混合流.研究了平面混合流三维拟序结构的形成及发展.给出了流动失稳后涡的卷起,相邻两涡的对并,激波的形成及发展.指出,涡对并所诱导产生的激波对三维拟序结构的形成及发展过程是重要的. 相似文献
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对平面混合层绕流圆柱时的旋涡脱落和流动结构进行了数值研究。方法是用一空间、时间三阶精度的有限差分格式解二维不可压Navier-Stokes方程和连续性方程。计算时雷诺数Re取为1000,混合层速度比Ra从0到1,混合层动量厚度θ由0.2到2。 相似文献
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混合层强化混合的数值研究 总被引:2,自引:0,他引:2
受 Wang & Fiedler(1997)的实验的启发,采用高阶精度的差分格式,通过数值模拟的方法,研究了二维混合层及限于两平板间的二维混合层(二维受限混合层)入口处加振动对提高混合层混合效率的作用.计算结果表明:对二维混合层,振动的频率越低,在混合层中产生的大尺度涡结构的尺度越大,在频率很低时,涡具有相似性;对限于两平板间的二维混合层,在一定的振动频率下,混合层中产生的涡较大而且破碎得也较好,这将有利于混合.这一结论与 Wang & Fiedler(1997)的实验观测到的结果是一致的. 相似文献
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The development of large-scale organised motions in a compressible mixing layer is studied experimentally using holographic
interferometry, pressure and turbulence measurements. The mixing layer was formed behind the base of a parallel strut with
a Mach 2 air main stream and a co-flowing two-dimensional slot jet (aspect ratio = 45) of helium at a Mach number of 1.2.
The mixing layer exhibited highly organised vortical structures which were elongated and inclined approximately 45–50° to
the flow direction. The mixing layer showed a linear growth and the mean velocity data indicated self-similar behaviour at
sufficiently downstream distances. The results have shown that the thickness of the primary boundary layer has a strong influence
on the growth and structure of the mixing layer.
This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date. 相似文献
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I.Intr0ducti0nThereexistsalargenumberofmixinglayernowswithsuspendedparticlesinindustryandagriculture,suchasintheburningcourseofc0alpowderandpowderyfuelandinthemixingcourseofpowderymaterials.Bytheoriticalandexperimenta1researches,wecanlearntheinteractionbe… 相似文献