不规则波作用下垂向圆管射流的试验研究 被引量：9

1

作者 陈永平 李志伟 +1 位作者 谭鹰勋 张长宽 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第2期168-175,共8页

利用三维超声波测速仪(ADV)对不规则波作用下垂向圆管射流的流场进行了测量。通过与静水条件下圆管射流流场的比较,发现在不规则波作用下射流轴线速度明显减小、射流范围相应增大、周围水体对射流的稀释能力也明显增强;随着波浪强度的增... 利用三维超声波测速仪(ADV)对不规则波作用下垂向圆管射流的流场进行了测量。通过与静水条件下圆管射流流场的比较,发现在不规则波作用下射流轴线速度明显减小、射流范围相应增大、周围水体对射流的稀释能力也明显增强;随着波浪强度的增大,射流紊动强度有所加强,而峰值位置则逐渐前移。本文采用因次分析方法对试验数据进行了分析,通过引入长度尺度lm将波浪作用下的射流划分成三个区域:z/lm≤0.1为射流主导段;0.1<z/lm≤1为过渡段;z/lm>1为波浪主导段。通过对试验数据的曲线拟合,建立了各个区域段内射流轴线流速和射流宽度的经验公式。 展开更多

关键词 不规则波 圆管射流 试验研究

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半封闭圆管冲击射流流动特性PIV试验研究 被引量：5

2

作者 陈明 黄海津 +2 位作者 王多银 吕森鹏 陈沿吉 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第15期90-97,113,共9页

为研究封闭板对长直圆管冲击射流流动特性的影响,采用粒子图像测速技术对不同雷诺数Re(5084~13926)和冲击距H/d(2~6)条件下的流场进行了测量,统计分析了回流区运动规律、势流核长度变化、射流冲击前卷吸特性、壁面射流扩展率及速度衰减... 为研究封闭板对长直圆管冲击射流流动特性的影响,采用粒子图像测速技术对不同雷诺数Re(5084~13926)和冲击距H/d(2~6)条件下的流场进行了测量,统计分析了回流区运动规律、势流核长度变化、射流冲击前卷吸特性、壁面射流扩展率及速度衰减指数。试验结果发现:①雷诺数和冲击距对回流区运动特征的影响规律与半封闭孔板冲击射流一致;②射流冲击前流动特性表现为,相较雷诺数对势流核长度和卷吸系数扩展率的影响,冲击距的影响更大,且随着冲击距增大,势流核长度和卷吸系数扩展率均增大。③壁面射流区流动特性表现为,扩展率随雷诺数的增大而减小,衰减指数在较小冲击距(H/d=2)时随雷诺数的增大而增加,之后随冲击距增大,雷诺数对衰减指数的影响逐渐变弱。④与自由冲击射流比较,封闭板的存在使得壁面射流区速度衰减加快,而对壁面射流区扩展率影响不显著,该结果与现有关于封闭板对孔板冲击射流影响特性的研究成果存在显著差异。 展开更多

关键词 半封闭冲击射流 圆管射流 流动特性 粒子图像测速

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强欠膨胀圆管射流中二次涡环的形成机理 被引量：4

3

作者 张焕好 陈志华 +1 位作者 姜孝海 张辉 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期1157-1163,共7页

基于大涡模拟方法与高精度混合格式,对出口压力比(n)为1.4与4.0的弱与强欠膨胀圆管射流初始流场进行了数值模拟。结果清晰地描述了两种压力比条件下欠膨胀射流初始流场的结构特征,包括涡与激波结构及它们演变过程,发现强欠膨胀射流中二... 基于大涡模拟方法与高精度混合格式,对出口压力比(n)为1.4与4.0的弱与强欠膨胀圆管射流初始流场进行了数值模拟。结果清晰地描述了两种压力比条件下欠膨胀射流初始流场的结构特征,包括涡与激波结构及它们演变过程,发现强欠膨胀射流中二次涡环是由三波点向下游形成的滑移层失稳而直接卷起,此与弱欠膨胀情况不同。另外,还讨论了二次涡环在绕主涡环外缘向后翻转过程中的演变过程及其对主涡核的影响。当n=4.0时,得到射流域内桶形激波长度与马赫盘直径分别为24mm与0.84mm,与经验公式的计算结果相符。 展开更多

关键词 欠膨胀射流 圆管射流 涡环 大涡模拟

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横向椭圆射流的大涡模拟 被引量：2

4

作者 杨华 李国能 +1 位作者 周昊 岑可法 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期1181-1185,共5页

为探索大型电站锅炉横向再燃射流的穿透性,采用大涡模拟方法分别计算了射流速度比率为10的横向圆管湍流射流和椭圆湍流射流,基于射流速度50 m/s的雷诺数为16600.模拟结果表明,圆管射流中心轨迹与试验数据基本一致,方向因子为0.3的椭圆... 为探索大型电站锅炉横向再燃射流的穿透性,采用大涡模拟方法分别计算了射流速度比率为10的横向圆管湍流射流和椭圆湍流射流,基于射流速度50 m/s的雷诺数为16600.模拟结果表明,圆管射流中心轨迹与试验数据基本一致,方向因子为0.3的椭圆射流的穿透能力远大于圆管射流穿透力.计算捕捉到了射流上游由开尔芬-亥姆霍兹不稳定性引起的剪切层涡卷、始于近场并主宰远场的逆向旋转涡对和圆管射流尾涡区的垂直上升尾涡.与圆管射流相比,椭圆射流的剪切层涡卷的强度大大减弱,逆向旋转涡对狭长对称,尾涡区的垂直上升尾涡并不明显,这是椭圆射流穿透力提高的主要原因. 展开更多

关键词 横流 圆管射流 椭圆射流 大涡模拟

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浅水层流射流大尺度涡流场特征数值研究 被引量：2

5

作者 赵恺 陈科 +1 位作者 盛立 尤云祥 《水动力学研究与进展（A辑）》 CSCD 北大核心 2019年第4期447-455,共9页

在密度均匀的浅水流体中,由于流体的上下边界作用,会抑制动量源流动的垂向传播发展,形成类似分层流体中偶极子涡的准二维大尺度涡结构。该文通过数值模拟手段,以圆形喷管射流模拟动量源,对层流动量源在浅水条件下生成准二维大尺度涡结... 在密度均匀的浅水流体中,由于流体的上下边界作用,会抑制动量源流动的垂向传播发展,形成类似分层流体中偶极子涡的准二维大尺度涡结构。该文通过数值模拟手段,以圆形喷管射流模拟动量源,对层流动量源在浅水条件下生成准二维大尺度涡结构的流场特性进行了研究。数值研究中,为考虑浅水流体上边界自由面的影响,设置了空气层;流体的下边界层设置为固壁条件;同时还考虑了不同的雷诺数影响。研究结果针对流场中射流主流轴向速度分布、过射流轴线的水平断面和自由表面速度场和涡量场进行了分析。结果表明,由于上下边界的存在,主流轴向速度分布关于中心轴非对称,而仅在水平断面上保持轴对称,这与无界射流的情况相差较大。同时,过射流轴线的水平断面和自由表面流场具有较高的相关性,这表明大尺度涡的流动显示出很强的二维流动特性。进一步对上述两个平面的涡量场进行分析,发现流场的平均涡量与时间幂次成正比关系,而且三个不同雷诺数下平均涡量的增长和衰减规律是基本不变的。 展开更多

关键词 圆管射流 准二维涡对结构 流场相关性 平均涡量

原文传递

微淹没圆形射流空化特性减压试验 被引量：2

6

作者 李君宁 彭勇 +1 位作者 张建民 姚德生 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期594-601,共8页

空化空蚀和掺气减蚀机理的研究是高速射流研究的重要方面。在微淹没条件下,保证闸室面积与射流出口面积比不变,对设置门槽的有压矩形闸室后接圆管射流的突扩突跌消力池空化特性进行减压试验,其中跌坎高度S（5.5 m和4.0 m）和圆管长度L2... 空化空蚀和掺气减蚀机理的研究是高速射流研究的重要方面。在微淹没条件下,保证闸室面积与射流出口面积比不变,对设置门槽的有压矩形闸室后接圆管射流的突扩突跌消力池空化特性进行减压试验,其中跌坎高度S（5.5 m和4.0 m）和圆管长度L2（L2/d=2、1和0,d为圆管直径）。跌坎高度S从5.5 m降低至4.0 m,门槽及圆管射流出口处消力池边墙发生空化的可能性变化仅10%。圆管长度L2/d=2和0时门槽发生空化的可能性比L2/d=1时高出40%～60%;而L2/d=0时圆管射流出口处边墙的空化可能性比L2/d=1时可高出260%,L2继续增加对空化特性的不利影响有限。增加跌坎高度S有利于水流掺气,为达到良好的掺气减蚀效果,不宜过低。因此,跌坎高度S对门槽及圆管射流出口处消力池边墙空化特性影响较小,而圆管长度L2对其空化特性影响较大。 展开更多

关键词 门槽 圆管射流 消力池 减压试验 空化特性 掺气减蚀

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出口条件对圆形湍流射流远场区自保持性的影响 被引量：1

7

作者 冯宝平 米建春 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第5期609-617,共9页

报道出口条件对圆形湍流射流自保持性影响的实验研究结果.对来自渐缩和长管两种不同结构喷嘴的射流,在相同雷诺数条件下,沿轴线进行了速度测量;研究的统计量包括平均速度、湍流强度、高阶矩、能谱和积分尺度.实验结果表明,渐缩喷嘴射流... 报道出口条件对圆形湍流射流自保持性影响的实验研究结果.对来自渐缩和长管两种不同结构喷嘴的射流,在相同雷诺数条件下,沿轴线进行了速度测量;研究的统计量包括平均速度、湍流强度、高阶矩、能谱和积分尺度.实验结果表明,渐缩喷嘴射流比长管射流发展得更快、更容易达到自保持状态.通过对比发现,在两射流的速度(温度)场中,平均速度(温度)、湍流强度、偏斜因子和平坦度因子都存在明显的异同.同时发现两射流的积分尺度随轴向距离的增加都成线性增长,且在渐缩喷嘴射流中增长得更快.通过对比两射流的边界层厚度、径向与轴向湍流强度的比值、湍动能能谱图并结合前人的研究结果,对两射流湍流场所表现出的不同的统计学行为给出了合理的解释. 展开更多

关键词 出口条件 圆管射流 湍流自保持

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激励小尺度模式在湍流圆管射流中的应用 被引量：2

8

作者 严红 苏铭德 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2000年第5期513-522,共10页

采用非涡黏性的激励小尺度（Ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ Ｓｍａｌｌ Ｓｃａｌｅ）模式对空间发展的轴对称湍流圆 管射流进行了大涡模拟，以雷诺数为 １０ ０００的流动为例，考证了激励小尺度模式在自由剪切流 模拟中的可行性，描述了湍流强... 采用非涡黏性的激励小尺度（Ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ Ｓｍａｌｌ Ｓｃａｌｅ）模式对空间发展的轴对称湍流圆 管射流进行了大涡模拟，以雷诺数为 １０ ０００的流动为例，考证了激励小尺度模式在自由剪切流 模拟中的可行性，描述了湍流强度、雷诺应力和湍流耗散量的变化，同时与标准的Ｓｍａｇｏｒｉｎｓｋｙ 涡黏性模式的计算结果进行了比较．数值结果显示，激励小尺度模式能够更为合理地描述湍流 的耗散特性和能量传输特性，从而较为准确地展示出空间发展射流中由于流动不稳定而出现的 旋涡产生、发展、破碎及合并等过程。 展开更多

关键词 激励小尺度模式 SmAgorinskY模式 大涡模拟 湍动耗散量 湍流圆管射流

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不规则波作用下垂向圆管浮射流的试验研究 被引量：8

9

作者 陈永平 李志伟 张长宽 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第12期1444-1451,共8页

在不规则波作用下垂向圆管非浮射流试验研究的基础上,进一步对相同条件下垂向圆管浮射流的水动力特性进行试验研究。通过对比不同波浪条件下平均流速场和浓度场的变化,发现随着波浪作用的增强,浮射流轴线速度明显减小,其影响范围相应增... 在不规则波作用下垂向圆管非浮射流试验研究的基础上,进一步对相同条件下垂向圆管浮射流的水动力特性进行试验研究。通过对比不同波浪条件下平均流速场和浓度场的变化,发现随着波浪作用的增强,浮射流轴线速度明显减小,其影响范围相应增大,周围水体对浮射流的稀释能力亦明显增强;通过引入特征速度和新定义的特征长度,拟合得到了不规则波作用下浮射流轴线流速、射流宽度以及轴线稀释度等一系列的经验公式,它们可为将来的工程应用、试验对比以及数值模拟提供重要的试验参考。 展开更多

关键词 不规则波 圆管浮射流 试验研究

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层流圆管潜射流生成蘑菇形涡结构特性数值研究 被引量：4

10

作者 陈云祥 陈科 +1 位作者 尤云祥 胡天群 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期318-327,共10页

基于不可压Navier-Stokes方程,采用计算流体力学方法,数值模拟与分析了层流圆管潜射流在密度均匀黏性流体中的演化机理及其表现特征,定量研究了蘑菇形涡结构无量纲射流长度L*、螺旋形涡环半径R*及其包络外形长度d*等几何特征参数随无量... 基于不可压Navier-Stokes方程,采用计算流体力学方法,数值模拟与分析了层流圆管潜射流在密度均匀黏性流体中的演化机理及其表现特征,定量研究了蘑菇形涡结构无量纲射流长度L*、螺旋形涡环半径R*及其包络外形长度d*等几何特征参数随无量纲时间t*的变化规律.数值结果表明,蘑菇形涡结构的形成与演化过程可分为三个不同的阶段:启动阶段、发展阶段和衰退阶段.在启动阶段,L*和d*随t*线性变化,而R则近似为一个常数;在发展阶段,蘑菇形涡结构的演化具有自相似性,L*,R*和d*与t*1/2均为同一正比关系,而且雷诺数和无量纲射流时间不影响该正比关系;在衰退阶段,L*和R*正比于t*1/5,而d则近似为一个常数.此外,还对蘑菇形涡结构二次回流点、动量源作用中心及其几何中心的速度变化规律、垂向涡量分布特征和涡量-流函数关系进行了分析. 展开更多

关键词 圆管潜射流 蘑菇形涡结构 演化机理

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圆管潜射流生成偶极子涡特性实验 被引量：4

11

作者 陈科 尤云祥 胡天群 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第19期289-299,共11页

利用溢流恒压装置产生具有稳定出流速度的圆管潜射流,结合染色液流态显示方法,在多种射流无量纲潜深d/H、雷诺数Re以及限制数C的组合下,实验研究了该潜射流动量在有限深密度均匀流体中的演化特性,其中d为射流潜深,H为水深.研究表明,当C&... 利用溢流恒压装置产生具有稳定出流速度的圆管潜射流,结合染色液流态显示方法,在多种射流无量纲潜深d/H、雷诺数Re以及限制数C的组合下,实验研究了该潜射流动量在有限深密度均匀流体中的演化特性,其中d为射流潜深,H为水深.研究表明,当C<1时潜射流表现为深水特征,而当1≤C<2时潜射流表现为过渡特征,在这两种情况下均不产生任何形式的大尺度相干结构;当2≤C<10时潜射流表现为浅水特征,而C≥10时潜射流表现为极浅水特征,在这两种情况下均产生大尺度的偶极子涡结构.对极浅水特征潜射流,在各种无量纲潜深下,偶极子涡结构的无量纲形成时间t*f与无量纲射流时间T*inj均满足相同的正比例关系;对浅水特征潜射流,当d/H=0.5时,t*f与T*inj满足某种线性关系,但对其他无量纲潜深,t*f与T*inj之间无明显规律. 展开更多

关键词 圆管潜射流 限制数 偶极子涡结构 形成时间

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层流圆管潜射流生成蘑菇型涡结构特性实验 被引量：2

12

作者 陈科 尤云祥 +1 位作者 陈云祥 胡天群 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第6期843-853,共11页

利用溢流恒压装置产生具有稳定出流速度的层流圆管潜射流,结合染色液流态显示方法,在多种射流时间和雷诺数组合下,实验研究了该射流动量在密度均匀黏性流体中的演化机理及其表现特征,定量分析了蘑菇型涡结构的无量纲射流长度L、螺旋型... 利用溢流恒压装置产生具有稳定出流速度的层流圆管潜射流,结合染色液流态显示方法,在多种射流时间和雷诺数组合下,实验研究了该射流动量在密度均匀黏性流体中的演化机理及其表现特征,定量分析了蘑菇型涡结构的无量纲射流长度L、螺旋型涡环半径R及其包络外形长度d等几何特征参数随无量纲时间t的变化规律.系列实验结果表明,蘑菇型涡结构的形成与演化过程可分为3个不同的阶段,分别为启动阶段、发展阶段和衰退阶段.在启动阶段,L和d随t线性变化,而R则近似为一个常数.在发展阶段,蘑菇型涡结构的演化具有自相似性,在各种射流时间和雷诺数组合下,L,R和d与t 1/2均为同一正比关系,而且实验结果与基于斯托克斯(Stokes)近似的理论解结果一致.在衰退阶段,蘑菇型涡结构会发生两类形式的演化,第1类衰退出现在射流结束之后,其间L和R与t 1/5相关,而d近似为一个常数;第2类衰退出现在射流结束之前,当射流动量达到某个临界值后,蘑菇型涡结构就会发生破碎等现象. 展开更多

关键词 圆管潜射流 点动量源 流动显示 蘑菇型涡结构 演化机理

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浅水圆湍射流流场特性数值模拟 被引量：1

13

作者 古磊 盛立 +1 位作者 陈科 尤云祥 《水动力学研究与进展（A辑）》 CSCD 北大核心 2021年第4期489-498,共10页

该文使用计算流体动力学CFD方法,基于不可压缩的Navier-Stokes方程,对圆管湍流射流在浅水密度均匀流体中的流场演化进行了数值模拟。在圆管湍流射流过程,运用Realizable k-ε的雷诺时均RANS模型;射流停止后,采用大涡模拟方法模拟大尺度... 该文使用计算流体动力学CFD方法,基于不可压缩的Navier-Stokes方程,对圆管湍流射流在浅水密度均匀流体中的流场演化进行了数值模拟。在圆管湍流射流过程,运用Realizable k-ε的雷诺时均RANS模型;射流停止后,采用大涡模拟方法模拟大尺度漩涡在背景流体中的演化。为了考虑自由面的影响,计算域设置了空气层,并采用流体体积函数VOF方法对自由表面进行追踪。在不同的水深约束参数和雷诺数的组合下,对偶极子涡的速度场与涡量场的变化特性、垂向运动特征、涡量-流函数的变化特性以及动能和动量的演化规律等方面进行了分析,结果表明:不同水平面上偶极子涡的速度矢量场之间在涡的前端表现出较大差别,涡的前端存在垂向环流现象,流场具有明显的三维运动特征。不同水平面上垂向速度梯度的峰值和该平面上垂向涡量的峰值差不多大,垂向速度梯度不能忽略,再次证实了偶极子涡垂向运动现象的存在。偶极子涡主流动的涡量和流函数之间存在非线性关系,其散点图由中心对称的两个形似"镰刀"状的分支组成,并且随着时间的推移,"镰刀"状的区域逐渐变窄。偶极子涡主流动所在平面上的动能和动量在不同工况下均逐渐衰减,但动量的衰减速率会因自由表面及底部边界条件的影响而发生明显波动。 展开更多

关键词 圆管潜射流 偶极子涡 垂向速度梯度 流函数

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铜泡沫冲击射流换热及流动可视化研究

14

作者 邝九杰 冯上升 +1 位作者 金东范 卢天健 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期2014-2017,共4页

本文实验研究了圆管冲击射流下通孔金属泡沫的流动换热特性,测量了10 PPI和30 PPI铜泡沫的平均努塞尔数Nu_(avg),同时采用烟线法得到冲击射流下铜泡沫的流场可视化图像。结果表明:在较高雷诺数下,存在最优冲击距离使铜泡沫的换热性能最... 本文实验研究了圆管冲击射流下通孔金属泡沫的流动换热特性,测量了10 PPI和30 PPI铜泡沫的平均努塞尔数Nu_(avg),同时采用烟线法得到冲击射流下铜泡沫的流场可视化图像。结果表明:在较高雷诺数下,存在最优冲击距离使铜泡沫的换热性能最优;在低雷诺数下,通孔铜泡沫的换热性能受冲击距离的影响较小。孔密度为10 PPI的铜泡沫较30 PPI铜泡沫的换热性能提高了约30%。通过流动可视化解释了铜泡沫的换热性能随冲击距离和PPI变化现象。 展开更多

关键词 金属泡沫 圆管冲击射流 烟线法 换热 流场可视化

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