气-液组合横向射流中气体种类的影响

吸气式旋转爆震发动机中燃料的良好雾化对爆震燃烧的组织极其重要,气-液组合横向射流是其中一种重要的燃料喷注技术。为获取气体种类在超声速来流中对其的影响,通过数值方法对液体射流穿透深度和辅助射流气体分布进行研究。采用Euler-Lagrange方法研究不同气体射流对液体射流的作用规律,结果表明：气体射流通过激波结构降低局部来流动量通量提升液体射流穿透深度,相同的来流条件下气体射流动量通量越大,液体射流穿透深度越高,且主要影响扩张段之前的流场区域,气体种类的变化对于后场液体射流穿透深度和雾化特性几乎无影响。     

音速与超音速蒸汽浸没射流穿透长度的研究

高速蒸汽射入过冷水中形成连续的蒸汽区称为汽羽,汽羽穿透长度是反映蒸汽射流换热特性的重要指标。本文对音速与超音速蒸汽浸没稳定射流核心汽羽区的穿透长度进行了实验研究。实验表明:汽羽的无量纲穿透长度随着蒸汽质量流率的增大和过冷水温度的上升而逐渐增大;超音速蒸汽射流的无量纲穿透长度要小于音速蒸汽射流;超音速蒸汽射流的无量纲穿透长度随着对应喷嘴设计压比的减小而减小。根据实验数据拟合出新的无量纲穿透长度实验关联式,其计算值与实验值误差小于±15%。     

基于贫铀合金药型罩的聚能弹破甲后效实验研究

为研究贫铀合金应用于聚能药型罩的破甲后效特性,基于贫铀-铌合金药型罩,开展了聚能弹破甲后效实验。实验结果表明,贫铀合金药型罩形成的射流在穿透钢棒后,能形成一个高温、高速且具有一定发散能力的燃烧颗粒束,具有较强的纵火能力。贫铀合金药型罩形成的射流在穿透密闭装甲目标后,目标内部压力无明显变化,正对射流方向位置在0.2s内产生了约15℃的温升,最终靶箱整体温度升高2.5℃。     

液体横向射流在气膜作用下的破碎过程

为了研究液体横向射流在气膜作用下的破碎过程,采用背景光成像技术及VOF TO DPM方法进行了实验研究和仿真研究,模拟介质为水和空气.研究结果表明,液体射流在气膜作用下主要存在两种破碎过程:柱状破碎和表面破碎.Rayleigh-Taylor(R-T)不稳定性产生的表面波是液体射流发生柱状破碎的主要原因,气流穿透表面波的波谷导致射流柱破碎,破碎后的液丝沿流向逐渐发展呈带状分布.Kelvin-Helmholtz(K-H)不稳定性产生的表面波是液体射流发生表面破碎的主要原因,液丝和液滴从射流表面剥离.局部动量比对液体横向射流的破碎过程具有重要影响,当局部动量比较低时,液体射流的破碎由K-H不稳定性主导;随着局部动量比的增大液体射流的破碎逐渐由R-T不稳定性主导.液体射流的破碎长度及穿透深度均随局部动量比的增大而增大.     

超音速蒸汽浸没射流凝结汽羽形状的实验研究

本文对入口压力为0.20～0.50 MPa的饱和蒸汽在20～70 ℃过冷水中超音速浸没射流凝结所形成的汽羽的形状进行了实验研究.实验结果表明:根据汽羽膨胀的次数,汽羽形状主要有渐缩形、膨胀-收缩形、双膨胀-收缩形、收缩-膨胀-再收缩形和发散形五种;汽羽的穿透长度随着蒸汽入口压力的增大和过冷水温度的上升而逐渐增大;对于设计压比分别为0.318和0.113的喷嘴,汽羽的无量纲穿透长度分别在3.45～12.62和2.40～9.81之间,明显小于相同条件下音速蒸汽浸没射流凝结所形成的汽羽无量纲穿透长度.同时,在理论推导的基础上给出了计算汽羽无量纲穿透长度的实验关联式,其预测值与实验值误差小于18%.     

横流中气固两相射流的数值模拟

为研究横流中气固两相射流的穿透性和扩展宽度,采用数值模拟方法研究了射流速度比率为2.68,颗粒与气流质量流率比为5～15的横流中圆管气固两相射流。基于射流直径的雷诺数为14047,基于颗粒直径的最大雷诺数为45.6。模拟结果获得的射流中心轨迹以及射流扩展宽度与试验结果基本一致。另外,数值模拟结果揭示了射流近场的颗粒弥散规律,同时发现越大的颗粒与空气质量流率之比能获得越深的射流穿透度和更大的射流扩展宽度。     

COIL亚声速段横向喷流混合流场数值分析

 COIL是一个气体动力学、化学反应动力学以及光学相互耦合的复杂过程。作为高总压COIL系统研究的第一步,利用三维CFD技术对传统的COIL亚声速段横向射流混合过程进行了数值分析,讨论了包括压力梯度驱动项的分子扩散机制,得到了横向射流的较精细的结构,如马蹄形射流界面、逆旋涡对以及射流剪切层。结果表明,压力梯度驱动项对重、轻组分的扩散作用相反,重组分沿压力梯度正向扩散,轻组分逆压力梯度方向扩散。在射流穿透不足的情况下,仍然在喷管出口得到了约为0.01 cm^-1的小信号增益系数。     

相变常数对反应射流气羽影响的数值研究

以Li-SF_6反应射流为能量来源的闭式循环动力系统在水下推进以及航空航天等领域具有广阔的应用前景。本文在欧拉模型和组分输运模型的基础上,结合涡耗散反应速率模型和Lee相变模型对Li-SF_6反应射流过程进行了三维稳态计算,研究了相变常数对反应射流流场以及气羽结构的影响。研究结果表明,反应射流气羽穿透长度随蒸发常数的增加而增加,随凝结常数的增加而减小;在蒸发常数为10~4以及凝结常数为10~6下,气液界面与饱和温度分布一致,模拟计算结果与实验结果符合较好。本文研究结果将为Li-SF_6反应射流的数值模拟奠定基础,也将对Li-SF_6射流反应器的设计和安全运行提供指导。     

变压器油圆形冲击射流在较高Re数下恢复效应的实验研究

本文以变压器油为工质,系统地研究了圆形冲击射流在自由和浸没情况下的恢复效应。Re数范围为528～2590,喷嘴出口到壁面无量纲距离Z/D范围为2～20。得到自由和浸没冲击射流恢复系数的径向分布。发现随Re数的增加,在 Re＊处,恢复系数有一突降;在较高Re数下,恢复系数随Z/D的增大而减小;相同Re和Z/D时,自由射流的恢复系数大于浸没射流恢复系数。并对这些现象的形成机理进行了分析。     

碘气流穿透深度和碘流量对COIL激光输出功率的影响

 通过采用Cl₂流量250mmol/s列管射流式氧发生器的COIL出光实验，得到了激光输出功率随碘副气流相对于氧主气流混合穿透深度的变化规律。实验结果表明，穿透深度对激光功率影响较大，存在最佳穿透深度，约为3.16mm,计算的最佳穿透深度与实验得到的最佳穿透深度基本一致。通过逐步改变供碘系统的碘气流流量，测量激光的输出功率，在实验上证实并找到了COIL的最佳碘流量值，约为4.5mmol/s，这一结果比以往文献所登载的最佳碘流量值要确切。     

亚声速段横向射流对Coil性能影响的数值研究

在化学氧碘激光的混合喷管内发生的是一个气体动力学、化学反应动力学以及光学等相互耦合的复杂过程,每个过程都对COIL性能有着至关重要的影响.利用三维CFD技术,通过求解层流Navier-Stokes方程与组分输运方程,对简化后的化学氧碘激光RADICL模型进行数值模拟与分析,对COIL的气动和增益特性进行探讨.在不同的射流穿透条件下,计算COIL混合喷管中的混合与化学反应过程,发现穿透深度决定了增益的分布特性以及过度穿透条件下的非定常结构.     

亚声速段横向射流对C0il性能影响的数值研究

在化学氧碘激光的混合喷管内发生的是一个气体动力学、化学反应动力学以及光学等相互耦合的复杂过程,每个过程都对COIL性能有着至关重要的影响.利用三维CFD技术,通过求解层流Navier-Stokes方程与组分输运方程,对简化后的化学氧碘激光RADICL模型进行数值模拟与分析,对COIL的气动和增益特性进行探讨.在不同的射流穿透条件下,计算COIL混合喷管中的混合与化学反应过程,发现穿透深度决定了增益的分布特性以及过度穿透条件下的非定常结构.     

喷雾夹角对柴油机性能影响的数值模拟

为研究喷雾夹角对柴油机性能的影响,应用STAR-CD程序对不同喷雾夹角的燃烧过程进行三维数值模拟.计算结果表明喷雾夹角决定了油束在燃烧室的空间分布和燃油与壁面的碰撞参数,进而影响到燃油的雾化与燃烧.当碰撞距离增加,燃油雾化时间增加.当撞壁入射角度减小,燃油壁面涂布能力增强,促进燃油蒸发雾化.当油束将燃烧室有效容积等分时,油气混合均匀,具有良好的燃烧效果.     

超声速气流中液体横向射流雾化过程数值模拟

为了更加深入了解超燃冲压发动机燃烧室中的燃料雾化机理,对来流Mach数为1.94的超声速气流中液体横向射流的雾化过程进行了数值模拟研究.计算采用Euler-Lagrange方法,液滴二次破碎模型采用K-H/R-T模型.计算结果表明:考虑液滴二次破碎时,采用雾化锥模型获得的射流穿透深度以及液滴速度分布与实验结果符合得很好...     

用速度浓度同步测量系统研究瞬态气体撞壁射流混合过程

用速度浓度同步测量系统研究瞬态气体撞壁射流混合过程谢辉，苏万华，史绍熙，林荣文（天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津３０００７２）关键词撞壁射流，射流混合，速度浓度同步测量１引言对于中小型直喷式柴油机，燃油喷雾与壁面撞击不可避免，研究喷雾和壁面的相...     

直喷喷雾-环境气体两相流场的实验研究

本文基于自行开发的高速双色粒子图像测试技术(High-speed two-color PIV)实现了直喷喷雾及其环境气体两相流场的同步测试,解明了某八孔直喷喷油器在不同过热度下喷雾油束与环境气体相互作用和干涉的过程。实验结果表明:随着过热度的提高,喷雾油束的膨胀及粒径的减小导致燃油油束对环境气体的动量传递增大;而环境气体的卷吸又对燃油喷雾产生了反作用力。此外在不同过热度及喷射阶段,燃油喷射惯性力与环境气体作用力间复杂的博弈关系也得到了初步的解释。     

稳定器后燃油浓度分布及焰锋位置计算

1前言加力燃烧室的燃油浓度分布，对加力燃烧室的性能，如燃烧效率、燃烧稳定性等有重要影响。在加力燃烧室的设计、研制过程中，需要燃油浓度场的计算做为设计、研制的辅助手段。本文发展了轨道扩散法用于计算燃油浓度分布，并首次利用燃油浓度分布来计算稳定器后火焰前锋的位置。为加力燃烧室的设计分析和性能改进提供依据与手段。2浓度场计算浓度分布计算采用轨道扩散模型。其基本要点为：（1）燃油一出咳喘即被雾化成按一定初始尺寸分布的油珠群；（2）相同尺寸组的油珠沿其最大概率轨道运动，同时又绕该轨道进行扩散和蒸发；（3）认为…     

蒸汽浸没射流引起的紊流区轴向温度分布研究

本文采用紊态扩散模型分析了蒸汽浸没射流凝结过程,通过假设紊流区为单相水轴对称流动,利用自由紊动射流理论得到了紊流区轴向温度的计算公式。根据先前给出的温度特性半宽的实验关联式,得到蒸汽浸没射流引起的紊流区单相水射流的虚源,从而给出了计算紊流区轴向温度的半经验公式。本文中利用无量纲穿透长度确定了紊流区的起点位置,在此紊流区范围内,轴向温度的计算值和实验值吻合得较好,相对误差基本在±5%以内。     

喷孔内流对射流初始扰动影响的大涡模拟研究

本文利用大涡模拟方法对喷孔内流和近喷孔区域的燃油雾化过程进行数值模拟研究。为了能更加准确地模拟喷孔内流,本文根据实际喷油器结构设定了计算域,能够考虑针阀、油囊和喷孔结构对喷孔内流的影响。结果表明:在考虑了具体的喷油器结构参数情况下,采用气液两相流大涡模拟能够获得与实验非常接近的喷束结构;喷孔内流的非轴对称分布是引起射流非轴对称型扰动的原因;这种非轴对称扰动使喷束变为非轴对称结构。结果还显示这种非轴对称扰动具有远大于表面波的振幅和波长。     

磁性液体对射流冲击传热的强化

本文对磁液应用于射流冲击传热的影响进行了实验研究。采用变压器油和煤油基磁液ＣＩ－２０Ｂ作为工质,把 １３×５ ｍｍ的康铜金属膜作为加热面和传热面,进行自由表面液体窄缝射流冲击,使用的喷嘴窄缝宽度为 ２５０微米,射流速度变化范围 ５．７ ｍ／ｓ～８．５ ｍ／ｓ。分别对附加磁液前后的射流传热实验结果进行比较,表明磁液的使用对射流冲击传热具有一定的强化。