针对超声速气流驱动干粉颗粒形成的缩放喷管气固两相射流,采用拉格朗日方法、气固双向耦合模型以及Shear-Stress Transport k-ω湍流模型进行数值模拟,分析了颗粒装载比、萨夫曼力和入口压力等因素对气体参数、颗粒速度以及颗粒聚集度...针对超声速气流驱动干粉颗粒形成的缩放喷管气固两相射流,采用拉格朗日方法、气固双向耦合模型以及Shear-Stress Transport k-ω湍流模型进行数值模拟,分析了颗粒装载比、萨夫曼力和入口压力等因素对气体参数、颗粒速度以及颗粒聚集度的影响。结果表明:气固双向耦合模型可以准确的分析气体与颗粒之间的相互作用。当高压气体通过缩放喷管时会产生超声速流动,从而带动颗粒作加速运动;在同一入口压力下,如果颗粒装载比较高,那么颗粒速度较小,且气体参数受颗粒的影响较大。颗粒在喷管扩张段轴线附近聚集,导致轴线到壁面附近区域内,产生沿径向向外的气流速度梯度,这可以解释萨夫曼力使轴线上气固两相的速度增大,并且在高颗粒装载比下的影响更显著的原因。不同入口压力下可能出现欠膨胀、过膨胀和完全膨胀三种不同喷管射流形态;在完全膨胀流态下,颗粒加速和气流降温的效果相对更好。研究结果可为超声速干粉灭火技术的应用提供理论支撑。展开更多
激波与气-液界面的相互作用是超声速燃烧和惯性约束聚变等工程应用中常见且复杂的物理现象。针对其中更具实际意义的非平面激波与气-液两相斜界面相互作用问题,开展了基于VOF(Volume of fluid)模型的大涡模拟研究,分析了入射激波强度、...激波与气-液界面的相互作用是超声速燃烧和惯性约束聚变等工程应用中常见且复杂的物理现象。针对其中更具实际意义的非平面激波与气-液两相斜界面相互作用问题,开展了基于VOF(Volume of fluid)模型的大涡模拟研究,分析了入射激波强度、初始振幅和气-液斜界面倾角等参数对界面变形和湍流混合现象的影响规律。结果表明:入射激波强度和斜界面倾角大小是界面变形和湍流混合发展进程的主要影响因素,而初始振幅对其影响相对较小;在给定工况下,湍流混合区宽度随时间增长,提高入射激波强度和增大气-液斜界面倾角可以显著地加快界面变形和湍流混合的演化进程;随着初始振幅的增加,相界面发生变形的时间缩短,界面凸起结构的成型速度加快。所得结果对后续针对非平面激波的三维模拟研究具有一定的指导意义。展开更多
文摘针对超声速气流驱动干粉颗粒形成的缩放喷管气固两相射流,采用拉格朗日方法、气固双向耦合模型以及Shear-Stress Transport k-ω湍流模型进行数值模拟,分析了颗粒装载比、萨夫曼力和入口压力等因素对气体参数、颗粒速度以及颗粒聚集度的影响。结果表明:气固双向耦合模型可以准确的分析气体与颗粒之间的相互作用。当高压气体通过缩放喷管时会产生超声速流动,从而带动颗粒作加速运动;在同一入口压力下,如果颗粒装载比较高,那么颗粒速度较小,且气体参数受颗粒的影响较大。颗粒在喷管扩张段轴线附近聚集,导致轴线到壁面附近区域内,产生沿径向向外的气流速度梯度,这可以解释萨夫曼力使轴线上气固两相的速度增大,并且在高颗粒装载比下的影响更显著的原因。不同入口压力下可能出现欠膨胀、过膨胀和完全膨胀三种不同喷管射流形态;在完全膨胀流态下,颗粒加速和气流降温的效果相对更好。研究结果可为超声速干粉灭火技术的应用提供理论支撑。
文摘激波与气-液界面的相互作用是超声速燃烧和惯性约束聚变等工程应用中常见且复杂的物理现象。针对其中更具实际意义的非平面激波与气-液两相斜界面相互作用问题,开展了基于VOF(Volume of fluid)模型的大涡模拟研究,分析了入射激波强度、初始振幅和气-液斜界面倾角等参数对界面变形和湍流混合现象的影响规律。结果表明:入射激波强度和斜界面倾角大小是界面变形和湍流混合发展进程的主要影响因素,而初始振幅对其影响相对较小;在给定工况下,湍流混合区宽度随时间增长,提高入射激波强度和增大气-液斜界面倾角可以显著地加快界面变形和湍流混合的演化进程;随着初始振幅的增加,相界面发生变形的时间缩短,界面凸起结构的成型速度加快。所得结果对后续针对非平面激波的三维模拟研究具有一定的指导意义。
