圆和非圆湍流合成射流结构演化和质量输运的拉格朗日方法分析

摘要：

旋涡卷吸特性对合成射流的流动控制应用具有重要意义.为了研究湍流合成射流涡环的结构演化和瞬态卷吸特性,采用时间解析层析粒子图像测速技术,测量了相同参数下,圆形和长宽比为3的矩形合成射流的三维流场.利用拉格朗日拟序结构方法,刻画了涡环的三维拓扑变形和质量输运过程,并量化了连续涡环的卷吸特性.特别是对矩形涡环,由于涡环的对流速度沿周向分布不均匀,导致传统的移动参考系方法无法有效计算卷吸.针对该问题,采用基于有限时间李雅普诺夫指数"脊线"辨识旋涡边界的方法,估计涡泡体积,从而计算涡环的卷吸和动能转换效率.结果表明,矩形涡环能够卷吸更多的周围流质,产生比圆形涡环更大的涡旋强度;此外,矩形涡环从孔口喷出的流质中获得了更多动能,以维持涡环的轴系转换,这些特征有利于增强射流掺混.上述工作通过发展旋涡动力学的数学描述,为量化流动控制中的旋涡卷吸特性提供了重要参考.

机标关键词：拉格朗日方法、射流结构、方法分析、有限时间李雅普诺夫指数、层析粒子图像测速、卷吸特性、粒子图像测速技术、拉格朗日拟序结构、流动控制、动能转换效率

所属期刊栏目：39

分类号：O357;V231.2;TQ320.5

在线出版日期：2023-06-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共15页

页码：115-129