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题名自激扫掠喷嘴初次雾化机理的数值研究
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作者
夏杰
钱伟佳
刘存喜
王平
王柏森
王士奇
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机构
江苏大学能源研究院
江苏大学流体机械工程技术研究中心
中国科学院工程热物理研究所轻型动力重点实验室
北京航空航天大学航空发动机研究院
中国航空发动机研究院
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出处
《推进技术》
北大核心
2025年第9期158-170,共13页
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基金
国家自然科学基金(12302332,52306052)
江苏省自然科学基金(BK20230532)。
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文摘
为了研究自激扫掠喷嘴的初次雾化机理,基于自适应网格加密和耦合水平集的流体体积分数方法对自激扫掠喷嘴初次雾化过程进行三维数值模拟。模拟与实验获得的扫掠射流形态吻合,模拟预测扫掠张角、工作频率、质量流量的误差分别小于8%,15%和11%。结果显示,自激扫掠喷嘴产生扫掠射流的初次雾化过程主要包含拉伸破碎和剪切破碎两种机制。前者是由于扫掠运动时射流两端的速度方向不同,使射流在运动过程中局部被拉伸变细,并在R-T不稳定性的驱动下发生破碎;后者则是由射流表面气液速度差对应的K-H不稳定性引起的。喷嘴压降对扫掠射流初次雾化具有重要影响:射流发生拉伸破碎时的液片面积受到射流动能和气相压差力的共同作用,其面积会随着压降的增大而先减小后增大;射流发生剪切破碎时,液片破碎的剧烈程度随着压降的增大而增大。运用快照本征正交分解方法对喷嘴外部速度场进行模态分解,发现模态能量主要集中在前四阶,占总能量的60%以上。在低压降(0.25和0.5 MPa)下,扫掠射流与流场中心的流动结构相互耦合,而在高压降(1.0和2.0 MPa)下,射流的扫掠流动与流场中心的流向涡相互独立。
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关键词
航空发动机
自激扫掠喷嘴
气液两相流
初次雾化机理
本征正交分解
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Keywords
Aero-engine
Self-excited sweeping nozzle
Gas-liquid two-phase flow
primary atomiza⁃tion mechanism
Proper orthogonal decomposition
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分类号
V231.2
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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