基于脉冲微射流控制的射流特性实验装置的设计及实验研究

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1、重庆理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果、作品。对本文的研究做出重要贡献的集体和个人，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律后果。作者签名：日期：年月日学位论文使用授权声明本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权重庆理工大学可以将本学位论文的全

2、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和汇编本学位论文。本学位论文属于（请在以下相应方框内打“√”）：1.保密□，在年解密后适用本授权书。2.不保密□。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日万方数据万方数据中文摘要摘要随着天然气的开发利用，燃气已经成为我们的主要工业能源。燃料与空气的快速混合是提高燃料燃烧效率的关键。这就需要对射流的流动状态进行有效的控制，进而控制燃气射流的混合及燃烧过程。因此本文设计了一套基于高频微射流控制的射流特性实验装置，并利用CFD软件对

3、不同控制条件下的射流的流场进行了实验与数值模拟，取得以下成果：1、利用CAD设计软件CAXA和Solidworks设计了一套脉冲微射流实验装置，主要对其中射流气体处理系统、射流管系统和脉冲激励发生器系统进行了设计，并利用流体分析软件Fluent对射流管中的扩散段和收缩段的相关参数进行了模拟分析，选取了最佳的扩散段的扩散角度，扩散角为16°，最佳的收缩段的收缩曲线正弦曲线及收缩长度L170mm，保证了主射流喷嘴出口出的湍流度和边界层厚度等流动参数均符合实验设计要求。2、对实验装置进行装配，并对实验台进

4、行搭建和调试，检测射流出口处的速度分布和湍流度分布，速度分布均匀，出口处平均湍流度小于0.5%，边界层厚度0.2R，符合设计要求。3、在每个微射流孔的质量流率比Cm=0.1%，占空比φ=10%的条件下，对微射流与主射流的频率比Fv/FO（FV为微射流激励频率，FO为主射流大涡频率）在0～2.0变化时，同时微射流孔的分布方式为2、3、4、6的均匀分布方式下的外部流场的实验及模拟分析。结果表明，Fv/FO≈1时，微射流对主射流的控制效果最佳。当Fv/FO≈1是，流场中大涡卷吸与配对过程明显，对主射流的控

5、制效果最佳，主射流与外部环境流体的混合程度最好。随着微射流孔数目的增加，虽然主射流内部的流向涡的对数增加，但其对涡环中的流体与主射流中心区域的流体的传质、混合作用减弱，因此，随着微射流孔数目的增加，其对主射流的衰减效果及与外部流体的混合效果减弱，相比之下，微射流孔数目为两个对称分布下的控制效果最佳。关键词：主动流动控制；射流装置；高频微射流；大涡模拟；射流衰减I万方数据万方数据AbstractAbstractWiththedevelopmentandutilizationofnaturalgas,the

6、gashasbecomemainsourceofindustrialenergy.Rapidmixingoffuelandairisthekeytoimprovetheefficiencyoffuelcombustion.theeffectivecontrolforthestateoftheflowofthejetwillbeabletocontroltheprocessofmixingandburningprocessofthejet.Thispaperaimstodesignasetofjetcom

7、bustionexperimentdevicebasedonthecontrolofhighfrequencyofmicrojet.TheCFDsoftwarewasusedtocarryoutnumericalsimulationexperimentfortheflowfieldofjetunderdifferentcontrolconditions.theresultsareasfollows:1.Apulsedmicrojetexperimentaldevicewasdesignedwiththe

8、helpofCAXAandSolidworksofCADdesignsoftware,whichisofmainlydesignjetgasprocessingsystem,thejetpipeandimpulsegeneratedevice,thefluidanalysissoftwareFluentWasalsousedtosimulationanalysisoftherelevantparametersindiffusionandco