2012 脉动压力下旋流喷嘴流动特性的数值模拟_刘闳钊

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1、2012脉动压力下旋流喷嘴流动特性的数值模拟_刘闳钊２卷第７期　第３０１２年７月　２动　力　工　程　学　报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎｅｓｅＳｏｃｉｅｔｏｆＰｏｗｅｒＥｎｉｎｅｅｒｉｎ　　ｙｇｇＶｏｌ．３２Ｎｏ．７　Ｊｕｌ２０１２　ｙ　（）文章编号：１６７４７６０７２０１２０７０５３８０４ＴＫ１６文献标识码：Ａ学科分类号：４７０．３０－－－中图分类号：脉动压力下旋流喷嘴流动特性的数值模拟刘闳钊，　吴伟亮（）上海交通大学机械与动力工程学院，上海２００２４０摘　要：对旋流喷嘴在脉动压力作用下的内部流动进行了数值模拟，分析了瞬时流量、平均流量、

2、雾化角、脉动压力与瞬时流量间相位差随脉动压力频率的变化规律．结果表明：瞬时流量和雾化角均呈现与脉动压力频率相同的周期性变化，且瞬时流量与雾化角之间相位相差一个π角；喷嘴出口的平均流量随脉动压力频率的变化呈振荡变化，其变化规律比较复杂．关键词：旋流喷嘴；脉动压力；瞬时流量；———————————————————————————————————————————————脉动频率；流动特性；数值模拟ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＳｗｉｒｌＮｏｚｚｌｅＦｌｏｗＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｔ　ＰｒｅｓｓｕｒｅｓＰｕｌｓａｔｉｎｇ　Ｌ

3、ＩＵ　Ｈｏｎｚｈａｏ，Ｗｅｉｌｉａｎ　ＷＵ　－ｇ－ｇ（，，）ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎＳｈａｎｈａｉＪｉａｏｔｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔＳｈａｎｈａｉ２００２４０，Ｃｈｉｎａ　　ｇｇｇｇｙｇ　：ＮｕｌｓａｔｉｎＡｂｓｔｒａｃｔｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｎｆｌｏｗｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｎａｓｗｉｒｌｎｏｚｚｌｅｈａｓｂｅｅｎｃａｒｒｉｅｄｏｕｔａｔ　　ｐｇ，，ｒｅｓｓｕｒｅｓｗｈｉｌｅｈｏｗｆｏｌｌｏｗｉｎｆａｃｔｏｒｓｖａｒｗｉｔｈｔｈｅｒｅｓｓｕｒｅｕｌｓａｔｉｎｆｒｅｕｅｎｃａｎａｌｚｅ

4、ｄｓｕｃｈａｓｔｈｅ　　ｐｇｙｐｐｇｑｙｙ　ｈａｓｅｕｌｓａｔｉｎｒｅｓｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｆｌｏｗ，ａｖｅｒａｅｆｌｏｗ，ａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎａｎｌｅａｎｄｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅ　－ｐｐｇｐｇｇ　———————————————————————————————————————————————ｓｕｒｅａｎｄｔｈｅｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｆｌｏｗ，ｅｔｃ．Ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｆｌｏｗａｎｄａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎａｎｌｅｇ，ｃｈａｎｅａｔｔｈｅｓａｍｅｆｒｅｕｅｎｃａ

5、ｓｔｈｅａｎｄｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｍｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｕｌｓａｔｉｎｒｅｓｓｕｒｅｈａｓｅ　　ｇｑｙｐｙｐｇｐｐｒｅｓｓｕｒｅｕｌｓａｔｉｎｔｈｅａｖｅｒａｅｆｌｏｗａｔｎｏｚｚｌｅｏｕｔｌｅｔｃｈａｎｅｓｉｎａｎｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｗａｗｉｔｈｔｈｅｒｉｓｅｏｆｆｒｅｉｓπ；　　－ｐｐｇｇｇｙｙ，ｏｆｗｈｉｃｈｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｌａｗｉｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｃｏｍｌｉｃａｔｅｄ．ｕｅｎｃｙｐｑｙ　：；；；；Ｋｅｗｏｒｄｓｓｗｉｒｌｎｏｚｚｌｅｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｆｌｏｗ；ｆｒｅｕｅｎｃｆｌｏｗｃｈ

6、ａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｕｌｓａｔｉｎｒｅｓｓｕｒｅｕｌｓａｔｉｎｑｙｐｇｐｐｇｙｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　由于高速旋转使液体工质　　当旋流喷嘴工作时，———————————————————————————————————————————————在喷口处形成一个呈锥形的纯气相区域．这个气相锥随着上游来流的压力变化而变化，进而改变喷嘴的出口参数，其作用类似于一个控制元件．因此，旋流喷嘴有作为控制元件的可能性，例如由多个旋流喷嘴进行的燃烧组织，在单个喷嘴上游增加脉动压力并通过调节各个喷嘴的脉动压力频率来改变对应喷嘴的出口流量、

7、雾化角以及相位差等参数．采用这种调节使每个喷嘴之间相互配合，以调整燃烧室内收稿日期：２０１１１１１８２０１１１２２７－－　　修订日期：－－的温度场，达到优化燃烧的目的．为了研究旋流喷嘴作为控制元件的可能性，需要对其在脉动压力作用下的动态流动特性进行分析．但是，由于旋流喷嘴内部形状复杂，而且控制流体运动的偏微分方程大多是非线性的，因此难以得到解析解．而物理实验受到许多限制，难以维持多个相似准则相等，只可保留少数假设为重要准则，导致实验模型只能在定性上与原型相似，甚至会产生失］１３－真［所以，对于旋流喷嘴，直接从理论和物理实验．，）：作者简

8、介：刘闳钊（男，江西安义人，硕士研究生，研究方向为：流动及测试技术．电话（１９８８Ｔｅｌ．１５２１６７１２４２６；－）：Ｅ－ｍａｉｌｈｏｎｚｈａｏ２００９＠ｓｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．ｇｊ　第７期刘闳钊，等：脉动