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基于三角波瓣混合器的超声速流场精细结构和掺混特性

张冬冬 谭建国 李浩 侯聚微

基于三角波瓣混合器的超声速流场精细结构和掺混特性

张冬冬, 谭建国, 李浩, 侯聚微
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  • 在超声速吸气式混合层风洞中,采用基于纳米粒子的平面激光散射(NPLS)技术对平板混合层和三角波瓣混合器诱导的混合层流场精细结构进行了对比实验研究.上下两层来流的实测马赫数分别为1.98和2.84,对流马赫数为0.2.NPLS图像清晰地展示了Kelvin-Helmholtz涡、流向涡、波系结构以及大尺度涡结构的配对合并过程.通过对比分析时间相关的NPLS流场图像,发现了大尺度拟序结构随时间发展演化的非定常特性.基于流动显示结果,采用分形维数和间歇因子指标对流场结构和混合特性进行了定量分析.实验研究表明,三角波瓣混合器诱导的流向涡结构显著提高了上下两层来流的掺混效率,其流动远场的分形维数突破了平板混合层中完全湍流区的分形维数值,达到了1.88,流场结构表现出明显的破碎性,有利于流动在标量层面的扩散和掺混.流动间歇性分析表明,流向涡与展向涡的相互剪切作用主导着混合层的掺混特性,同时由于流向涡的卷吸作用,三角波瓣混合器诱导的混合层混合区域更大,更多的流质被卷入混合区完成混合.
      通信作者: 张冬冬, zhangdd0902@163.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11272351和91441121)和湖南省研究生科研创新项目(批准号:CX2016B001)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-12-24
  • 修回日期:  2017-03-06
  • 刊出日期:  2017-05-05

基于三角波瓣混合器的超声速流场精细结构和掺混特性

  • 1. 国防科学技术大学, 高超声速冲压发动机技术重点实验室, 长沙 410073
  • 通信作者: 张冬冬, zhangdd0902@163.com
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11272351和91441121)和湖南省研究生科研创新项目(批准号:CX2016B001)资助的课题.

摘要: 在超声速吸气式混合层风洞中,采用基于纳米粒子的平面激光散射(NPLS)技术对平板混合层和三角波瓣混合器诱导的混合层流场精细结构进行了对比实验研究.上下两层来流的实测马赫数分别为1.98和2.84,对流马赫数为0.2.NPLS图像清晰地展示了Kelvin-Helmholtz涡、流向涡、波系结构以及大尺度涡结构的配对合并过程.通过对比分析时间相关的NPLS流场图像,发现了大尺度拟序结构随时间发展演化的非定常特性.基于流动显示结果,采用分形维数和间歇因子指标对流场结构和混合特性进行了定量分析.实验研究表明,三角波瓣混合器诱导的流向涡结构显著提高了上下两层来流的掺混效率,其流动远场的分形维数突破了平板混合层中完全湍流区的分形维数值,达到了1.88,流场结构表现出明显的破碎性,有利于流动在标量层面的扩散和掺混.流动间歇性分析表明,流向涡与展向涡的相互剪切作用主导着混合层的掺混特性,同时由于流向涡的卷吸作用,三角波瓣混合器诱导的混合层混合区域更大,更多的流质被卷入混合区完成混合.

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