不同膨胀比下气体射流流场结构及脉动频率

摘要：

磨料气体射流的破岩情况决定于磨料加速效果,而气体流场的时空特征是决定磨料分布和加速的最重要因素.又根据膨胀比β(射流压力和环境压力的比值)会影响气体流场空间结构及脉动频率.因此,基于膨胀比β研究了超音速气体射流流场的时空演化规律.为研究气体射流流场时空特征,采用纹影试验获取了不同膨胀比下气体流场的灰度照片,并通过建立灰度值与密度值转换模型,计算了流场密度,得到了流场空间结构.又通过对纹影照片进行时域与频域转换,获取了流场频谱,得到了流场的脉动频率.结果 表明:膨胀比β可显著影响超音速气体射流流场的空间结构及脉动强度.当膨胀比β=1时,气体射流处于完全膨胀状态,流场核心段没有明显的波节结构,气流密度变化平缓,脉动频率集中于100 Hz;随着膨胀比β增加至1.12时,超音速气流出现轻微的膨胀-压缩,气流密度沿射流轴线方向变化加剧,流场核心段出现明显波节结构,等速核长度较长,此时,流场脉动强,同时存在多个脉动主频率;继续增加膨胀比β至2时,气流密度沿射流轴线方向交替出现剧增、剧降,等速核长度快速衰减,但此时,流场的脉动受到抑制,脉动频率迅速减小.再继续增加膨胀比β,气体出喷嘴后,密度会迅速衰减为环境密度值,流场振荡性减弱,脉动频率再次稳定于100 Hz.

关键词：气体流场;脉动频率;膨胀比;纹影试验;密度场

所属期刊栏目：46

分类号：TD823(矿山开采)

资助基金：国家自然科学基金;中原千人-中原领军人才资助项目;河南省高校科技创新人才资助项目

在线出版日期：2022-03-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：3883-3890