射流剪下層與突出物相互作用的流動機理研究

《射流剪下層與突出物相互作用的流動機理研究》是依託同濟大學，由賈青擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：射流剪下層與突出物相互作用的流動機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：賈青
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

研究射流剪下層與突出物相互作用的流動機理，其難點和關鍵點在於剪下層與突出物作用後逆向壓縮波對射流剪下層影響的解析。研究將利用空氣動力學數值計算與模型風洞非定常試驗相結合的方法對射流剪下層的非定常特性進行模擬，在此基礎上建立有突出物與無突出物兩套模型，將射流剪下層與突出物這一自激系統分為三個區域，分別就有無突出物存在的工況進行對比研究，揭示剪下層與突出物相互作用的流動機理，並對該自激系統剪下層內流動形態及脈動量的周期性循環變化給予準確的描述。研究涉及到聲波與流場的耦合這個關鍵科學問題，對目前實際中急待解決的相關問題如風洞測試環境有重要的指導作用，所以本項目研究具有重要的科學研究意義和實際套用價值。

結題摘要

風洞是研究汽車氣動特性的重要試驗工具。3/4 開口式風洞最為重要的問題之一即是低頻顫振問題。低頻顫振問題的出現普遍認為與射流剪下層中的大尺寸擬序結構有關。本項目針對 3/4 開口式汽車風洞射流剪下層中的流動結構，採用風洞試驗、數值模擬和本徵正交分解相結合的方法進行研究，主要完成了如下的工作： 第一，解釋了風洞射流剪下層中流動結構的時空演化規律，通過試驗和仿真相結合的方法發現了渦環的配對與融合現象；其次，將渦的運動與駐室內壓力場的變化聯繫起來；最後，使用本徵正交分解（POD）確認了風洞射流剪下層中主要的流動結構，發現主要流動結構的特徵頻率與低頻顫振的主導頻率相同。 第二，基於流動結構演化規律，通過數值仿真的手段去除收集口及下游干涉的影響，對比兩個模型之間的差異，揭示了收集口和下游干涉對於駐室內壓力場變化、渦環的脫落與配對現象的影響。 第三，研究了渦流發生器對於風洞射流剪下層中流動結構的影響，發現渦流 發生器有效地抑制了渦環的配對現象。 通過本課題的研究，一方面進一步探索了風洞射流剪下層中大尺度擬序結構 的時空演化規律；另一方面可以將這些流動結構與低頻顫振現象聯繫起來，嘗試 解釋低頻顫振現象的產生機理；除此以外也可以為設計 3/4 開口回流式汽車風洞提供避免低頻顫振的思路。