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《收缩喷嘴内部流道型线对射流流场的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、42机械开发2000年第4期·设计计算·文章编号:1008—035X(2000)04—0042—07收缩喷嘴内部流道型线对射流流场的影响谢峻石,何枫(清华大学,北京100084)摘要:为研究收缩喷嘴内部流道形成对射流流场的气体动特性参数的影响,根据可压缩流体轴对称N—S方程,采用非结构网格和二阶精度的有限体积法,对不同内部流道形线的喷嘴自由射流进行数值模拟。亚声速射流采用RNGk-ε湍流模型,超声速射流采用S—A湍流模型,计算结果与实验较吻合。在亚声速流动中,收缩喷嘴的收缩角大小会影响其对射流的阻滞效果,内部流道形线设计为维多辛斯基曲线可以获得更好的流场动特性参数,有利
2、于提高喷嘴的工作效率。在超声速流动中,喷嘴流道型线对出口膨胀波的角度与强弱影响较大,要根据射流的有效作用区域选择合适的喷嘴,才能使能量的损失最小。若要获得较佳的外部流场参数,优化喷嘴内部流道设计十分重要。关键词:自由射流;流道型线;RNGk-ε湍流模型;S—A湍流模型;非结构性网格中图分类号:O354文献标识码:AEffectofNozzleExitShapeonAerodynamicCharacteristicofFreeJetXIEJun-shi,HEFeng(TsinghuaUniv,Beijing100084)Abstract:Resultsofanumeric
3、alstudyoftheeffectofnozzleexitshapeonroundturbulentfreejetarepresented1Threenozzletypeswiththesameexitareawereused:twosharp-edgednozzlesandasmoothlycontourednozzle1Twoflowconfigurations:asubsonicjetcaseandasupersonicjetcasearecomputedusingdifferentturbulentmodel(RNGk-εmodelandS-Amodel)1T
4、heresultindicatesthatthenozzleinteriorshapehasimportanteffectonaerodynamiccharacteristicoffreejet1Usingsecond-order-accuratefinite-volumeschemes,sufficientlyfineunstructuredgridandnon-reflectingboundaryconditionensuresnumericalcredibilityofthesolutions1Theresultsdemonstratefavorableagree
5、mentwithexperimentaldata1Keywords:Freejet;Exitshape;Rngk-εmodel;S-Amodel;Unstructuredgrid1前言超音速自由射流喷嘴出口截面与轴线的夹角对激波伴随着气枪喷嘴在工业上的广泛使用,气枪的位置的影响。YangGeunyoung,ChoiMansoo,Lee[3][4]节能问题日益引起人们的重视。由于过去生产厂家JoonSik以及V1W1R1Quinn,J1Militzer曾经对气枪的喷嘴设计不很重视,用户对气枪的要求也分别运用实验和计算的方法对不可压的低速射流下不高,从而忽略了对这种广泛使用
6、的工具的研究分不同流道形线的喷嘴进行了研究,指出射流初始段析,造成了很大的能源浪费。改善气枪喷嘴的设截面上速度的衰减以及轴心速度的衰减与喷嘴内部计,提高气枪的工作效率对于节约能源具有重大的流道形线有关。但是对于收缩喷嘴的高速射流,关意义。于喷嘴内部流道型线影响的研究还未见发表。国内外学者对喷嘴内部流道型线影响的研究多本文根据可压缩的二维轴对称的N—S方程,着眼于收缩—扩张型的超音速喷嘴以及不可压的低利用有限体积法对收缩喷嘴的自由射流进行数值模速射流状况(100m/s以下)。Vasil’ev,O1A1,拟。通过对不同流道型线的喷嘴射流的数值模拟,[1]Minin,S1N1
7、,Shipovskikh,A1从理论和实验两根据射流速度和压力分布计算结果的比较,研究喷个方面分析了在收缩—扩张型喷嘴中喉部长度对流嘴内部流道型线对射流流场的气体动特性参数的影动参数的影响。KatanodaHiroshi,MiyazatoYoshi2响。有关计算结果与实验吻合的比较一致。[2]aki等通过数值求解欧拉方程,分析了欠膨胀的网格的划分采用非结构性网格。在结构网格收稿日期:2000-09-21·设计计算·机械开发2000年第4期43中,网格点总是分布在某种坐标变换后的坐标线k式中,Mt=2,a=γRT;上,在拓扑上是规范的(个别
