《超聲速非圓管射流的微楔控制》是依託南京理工大學，由張煥好擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：超聲速非圓管射流的微楔控制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張煥好
- 依託單位：南京理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
與圓管射流相比，非圓管射流的軸置換現象可有效提高射流對環境流體的卷吸，因此非圓管射流一直是相關行業的研究熱點。另外研究表明，微楔作為一種經典的流體分離被動控制方法，它能有效提高超聲速流體的混合。基於此，本項目提出在非圓管噴嘴出口加裝微楔，研究其對非定常超聲速射流結構及混合特性的影響，以實現強化超聲速射流卷吸與混合的目的。本項目擬綜合實驗、理論分析與數值模擬，從研究超聲速非圓管射流的初始主渦環內部流動特徵著手，探討非圓渦環的自誘導變形、流向渦對的流動特徵以及對卷吸效果的影響，揭示其高卷吸率的內在機制。另外，還通過改變微楔尺寸與分布，得到具有最佳卷吸效果的微楔尺寸與布置方式，為相關行業提供重要依據。
結題摘要
本項目按項目申請書所提研究內容，開展了強化超聲速非圓管射流混合效果的研究，探討了噴管周向曲率變化與加裝微楔對射流結構和卷吸率的影響，得到了具有最佳卷吸效果的噴管形狀。研究表明，噴嘴周向曲率不一致導致的渦環自誘導變形而形成反向流向渦對，同時流向渦的誘導速度加速了渦環的變形，因此渦環自誘導變形與流向渦對的共同作用強化了射流混合。另外，拐角的存在能加快非圓渦環的變形，因此在相同短長軸比（AR）下，矩形射流的卷吸率明顯高於橢圓射流，且射流卷吸隨AR減少而增大（2018，Computer and Fluids）。對於超聲速非圓管射流，周向曲率不一致還會導致射流域內出現複雜的激波結構，且激波結構在射流邊界變形過程中起主導作用（2017，International Journal of Heat and Mass Transfer）。此外，由於在微楔下游產生的三對反向旋轉流向渦對、鏈式渦環及發卡渦結構，其改變了射流流場的速度剖面和形狀，因而能強化射流對環境流體的卷吸。另外，研究表明，當微楔安裝角度為45°和90°、安裝間距為4h時，混合層獲得最佳的卷吸效果。本研究成果對強化射流混合、提高燃燒效率和降低噪聲等方面具有極其重要的意義。
