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- 伴流速度对平行射流影响的数值研究
- 作者： 何诚 来源： 华东理工大学 年份： 2018 文献类型 ： 学位论文 关键词： 射流 大涡模拟 伴流速度
- 描述： 平行射流是一种典型的自由剪切流动,是流体动力学和气动声学的经典原型问题之一。在实际应用中,周围流体往往与射流流体作同向运动时,形成伴随射流。伴随射流中伴流速度不同会导致温度不同,进一步导致密度的不同,从而影响流场中涡结构的发生、演变以及噪声产生等。为此,本文采用大涡模拟方法计算研究平行射流出口马赫数为0.9,伴流速度比分别为0.1,0.3和0.5时的流场特性。首先推导出直角坐标系和任意曲线坐标下的N-S方程,对N-S方程进行Favre滤波处理,得到大涡模拟的基本控制方程。为了求解小尺度脉动的影响,采用亚格子模型计算亚格子应力项,对比分析不同的亚格子模型得出结论。空间离散采用四阶精度的中心差分格式,时间推进采用紧凑三阶龙格-库塔法,为了提高计算稳定性,采用熵分裂的方法将无粘性项分解为两部分之和。X、Y方向给定无反射边界条件减少数值波的反射,Z向给定周期边界条件使涡结构存在展向发展的自由度。本文采用高精度的数值模拟方法,主要考察流场统计平均特性、流动相似性、脉动特性以及射流流场中涡结构的发展演变过程,结果表明伴流速度的增大使得势流核长度变长,减缓了空间剪切层的发展,转捩延迟。射流流场速度分布具有自相似性,而湍流强度的分布则不具有相似性。通过分析剪切层中任意两点轴向及径向速度脉动、压力脉动的时空相关性,发现随着伴流速度的增大,脉动量在空间上的相关性减弱,而脉动量向下游的传递速率增加。通过本文的研究,初步揭示伴流速度对射流流场的影响,为进—步分析研究伴随流动对声场的影响提供基础。