受限与非受限可压缩湍射流的流动机理分析

《受限与非受限可压缩湍射流的流动机理分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中图分类号：O358论文编号：102870118-S226学科分类号：082504硕士学位论文受限与非受限可压缩湍射流的流动机理分析研究生姓名倪竹青学科、专业人机与环境工程研究方向飞行器安全救生指导教师许常悦副教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringFlowmechanismanalysisofconfinedandunconfine

2、dcompressibleturbulentjetsAThesisinMan-Machine&EnvironmentEngineeringByNiZhuqingAdvisedbyA/Prof.Chang-YueXuSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的博/硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他

3、人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要可压缩湍射流可以分为自由射流、半受限射流、全受限射流三种类型。本文分别采用尺度自适应方法和大涡模拟方法对超声速自由射流、冲击射流和引射器三种典型的射流方式进行了研究，分析射流的流动机理。通过对超声速平面自由射流和

4、圆孔射流的流动结构和机理进行数值模拟研究。研究发现：在超声速自由射流流场中存在激波串的现象。在流场耗散中，螺旋耗散部分占主导地位，比膨胀耗散大。在超声速欠膨胀圆孔射流的近场区，涡结构呈现圆管状，之后在射流失稳区，涡结构发生周向破碎，之后涡结构剧烈混合，因此在混合区湍动能达到最大值。通过对超声速欠膨胀射流冲击平板进行数值模拟，研究其流场结构和湍流特性。计算结果表明：流场中由于马赫盘和斜激波的相互作用，形成内剪切层，并且在冲击平板附近形成回流区。在回流区的涡结构比较复杂，整体呈螺旋管状分布。在射流滞止区外的区域，涡结构呈圆管状分布

5、。通过对亚音速射流冲击凹壁面进行数值模拟，计算结果显示，射流剪切层处雷诺应力值最大，流体会沿着凹壁面向两侧偏转，并在一定角度后脱离凹壁面。通过对超声速平面引射器进行数值模拟，得到引射器内部流动结构。计算结果表明：引射器内部存在激波串，主射流的失稳与自由射流的失稳过程相同，同样分为增长阶段、失稳阶段和混合阶段。流场湍流耗散率中螺旋耗散部分居于主导地位，膨胀耗散部分可以忽略不计。关键词：可压缩，自由射流，碰撞射流，引射器，湍流i受限与非受限可压缩湍射流的流动机理分析ABSTRACTCompressibleturbulentjets

6、canbedividedintothreetypes:freejet,semi-confinedjetandconfinedjet.Inthispaper,threetypicalmethodsofsupersonicfreejet,impingingjetandejectorarestudiedbyscaleadaptivemethodandlargeeddysimulationmethodrespectively,andtheflowmechanismofthejetisanalyzed.Theflowfieldstruc

7、tureandflowmechanismofasupersonicfreejetarestudiedbynumericalsimulationofaplanarjetandanaxisymmetricjet.Theresultsshowthatthephenomenonofshockseriesexistsinthesupersonicfreejet.Intheflowdissipation,thedissipativepartofthespiralisdominant,whichislargerthantheexpansio

8、ndissipation.Inthenear-fieldregionofsupersonicjet,thevortexstructurepresentsacirculartubeshape.Then,intheunstableregionofthejet,thevortexs