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高速起动射流过程中可压缩涡环的生长演化及其对瞬时力的影响规律
1
作者
张济泽
向阳
+2 位作者
林海燕
黄小彬
刘洪
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第11期60-75,共16页
高速可压缩起动射流广泛存在于一些工程应用中,其射流过程伴随着复杂流动结构的演化,并对力和声有着显著的影响。为了研究高速起动射流过程中流场结构演化与瞬时力之间的关系,设计了一种开口激波管装置用于产生高速起动射流,并采用纹影...
高速可压缩起动射流广泛存在于一些工程应用中,其射流过程伴随着复杂流动结构的演化,并对力和声有着显著的影响。为了研究高速起动射流过程中流场结构演化与瞬时力之间的关系,设计了一种开口激波管装置用于产生高速起动射流,并采用纹影和粒子成像测速技术(PIV)对高速起动射流产生的流场结构进行测量。与此同时,为了测量高速起动射流的瞬时力,将激波管悬挂并利用高动态微型力传感器直接测量高速起动射流产生的推力。PIV的实验结果表明,高速起动射流的流场主要包括三个阶段:入射激波离开喷口和后方流体迅速膨胀阶段;可压缩涡环卷起并快速生长阶段;可压缩涡环达到生长极限后的演化阶段。瞬时力测量结果显示,高速起动射流所产生的瞬时力呈现出先快速增长、随后缓慢下降的过程,并且瞬时力的峰值时刻与可压缩涡环发生夹止的时刻具有一致性。基于理论估算,进一步发现高速起动射流产生瞬时力峰值的机制主要是由于高速起动射流产生的大尺度可压缩涡环对周围的流体夹带进而带来的动量增益,也意味着可压缩涡环的生长演化产生了较强的非定常力的增益。进一步将喷口形状更换为锯齿型喷口,发现锯齿型喷口显著地减弱了可压缩涡环的环量,进而也降低了瞬时力的峰值,但是根据前人的研究,锯齿型喷口在降低噪声上具有明显的作用。
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关键词
高速起动射流
可压缩涡环
瞬时力
非定常空气动力学
粒子成像测速技术
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职称材料
压缩性对涡环物理特征及其传播速度的影响规律
被引量：
1
2
作者
林海燕
向阳
+1 位作者
张斌
刘洪
《上海交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第9期1030-1039,共10页
在3维可压缩流场中,涡环是最基本的涡结构.为了揭示压缩性对涡环物理特征的影响规律,基于有限体积法求解3维可压缩Navier-Stokes方程,研究激波管产生的轴对称可压缩涡环.可压缩涡环的可压缩性由局部马赫数与涡马赫数定量表征;可压缩涡...
在3维可压缩流场中,涡环是最基本的涡结构.为了揭示压缩性对涡环物理特征的影响规律,基于有限体积法求解3维可压缩Navier-Stokes方程,研究激波管产生的轴对称可压缩涡环.可压缩涡环的可压缩性由局部马赫数与涡马赫数定量表征;可压缩涡环的形态特征分为3类,分别为亚声速特征、跨声速特征及超声速特征.在可压缩性的作用下,涡环的结构参数受到一定的影响:涡核内涡量的分布愈加偏离高斯分布,表现为涡量集中区域范围愈加狭窄;涡环半径随着可压缩性的增加逐渐增加;涡核半径先增加,在可压缩性更强且存在嵌入激波的情况下又略微有所减小;涡环的传播速度与可压缩性成正比,由涡马赫数计算得到的理论传播速度与计算结果基本一致,表明了传播速度理论公式同时适用于这3种特征的可压缩涡环.
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关键词
可压缩涡环
激波管
激波马赫数
局部马赫数
涡
马赫数
涡
环
传播速度
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职称材料
题名
高速起动射流过程中可压缩涡环的生长演化及其对瞬时力的影响规律
1
作者
张济泽
向阳
林海燕
黄小彬
刘洪
机构
上海交通大学航空航天学院
中国航发商用航空发动机有限责任公司
出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第11期60-75,共16页
基金
国家自然科学基金青年基金(12202273)。
文摘
高速可压缩起动射流广泛存在于一些工程应用中,其射流过程伴随着复杂流动结构的演化,并对力和声有着显著的影响。为了研究高速起动射流过程中流场结构演化与瞬时力之间的关系,设计了一种开口激波管装置用于产生高速起动射流,并采用纹影和粒子成像测速技术(PIV)对高速起动射流产生的流场结构进行测量。与此同时,为了测量高速起动射流的瞬时力,将激波管悬挂并利用高动态微型力传感器直接测量高速起动射流产生的推力。PIV的实验结果表明,高速起动射流的流场主要包括三个阶段:入射激波离开喷口和后方流体迅速膨胀阶段;可压缩涡环卷起并快速生长阶段;可压缩涡环达到生长极限后的演化阶段。瞬时力测量结果显示,高速起动射流所产生的瞬时力呈现出先快速增长、随后缓慢下降的过程,并且瞬时力的峰值时刻与可压缩涡环发生夹止的时刻具有一致性。基于理论估算,进一步发现高速起动射流产生瞬时力峰值的机制主要是由于高速起动射流产生的大尺度可压缩涡环对周围的流体夹带进而带来的动量增益,也意味着可压缩涡环的生长演化产生了较强的非定常力的增益。进一步将喷口形状更换为锯齿型喷口,发现锯齿型喷口显著地减弱了可压缩涡环的环量,进而也降低了瞬时力的峰值,但是根据前人的研究,锯齿型喷口在降低噪声上具有明显的作用。
关键词
高速起动射流
可压缩涡环
瞬时力
非定常空气动力学
粒子成像测速技术
Keywords
High-speed starting jets
Compressible vortex rings
Instantaneous forces
Unsteady aero⁃dynamics
Particle imaging velocimetry
分类号
V211.1 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
压缩性对涡环物理特征及其传播速度的影响规律
被引量：
1
2
作者
林海燕
向阳
张斌
刘洪
机构
上海交通大学航空航天学院
出处
《上海交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第9期1030-1039,共10页
基金
国家自然科学基金重点项目(91441205)
国家自然科学基金青年科学基金项目(51606120)
文摘
在3维可压缩流场中,涡环是最基本的涡结构.为了揭示压缩性对涡环物理特征的影响规律,基于有限体积法求解3维可压缩Navier-Stokes方程,研究激波管产生的轴对称可压缩涡环.可压缩涡环的可压缩性由局部马赫数与涡马赫数定量表征;可压缩涡环的形态特征分为3类,分别为亚声速特征、跨声速特征及超声速特征.在可压缩性的作用下,涡环的结构参数受到一定的影响:涡核内涡量的分布愈加偏离高斯分布,表现为涡量集中区域范围愈加狭窄;涡环半径随着可压缩性的增加逐渐增加;涡核半径先增加,在可压缩性更强且存在嵌入激波的情况下又略微有所减小;涡环的传播速度与可压缩性成正比,由涡马赫数计算得到的理论传播速度与计算结果基本一致,表明了传播速度理论公式同时适用于这3种特征的可压缩涡环.
关键词
可压缩涡环
激波管
激波马赫数
局部马赫数
涡
马赫数
涡
环
传播速度
Keywords
compressible vortex ring
shock tube
shock Mach number
local Mach number
vortex Mach number
velocity of vortex ring
分类号
O354.3 [理学—流体力学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
高速起动射流过程中可压缩涡环的生长演化及其对瞬时力的影响规律
张济泽
向阳
林海燕
黄小彬
刘洪
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
2
压缩性对涡环物理特征及其传播速度的影响规律
林海燕
向阳
张斌
刘洪
《上海交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019
1
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