机械工程学报

作者：胡建军, 杨子文, 金瑶兰, 王思民, 孔祥东

单位：1. 燕山大学河北省土木工程绿色建造与智能运维重点实验室 秦皇岛 066004;2. 燕山大学机械工程学院 秦皇岛 066004;3. 上海衡拓液压控制技术有限公司 上海 201612

关键词：冲击射流,淹没,PIV,近距离,动态流场；

基金：国家自然科学基金资助项目（51705446，51890881）。

近距离下淹没冲击射流具有重要的应用前景，但有关其动态流场特性的研究尚不充分。利用粒子图像测速技术（Particle image velocimetry，PIV）对冲击距离为H/D=1时的动态流场特性进行测量，研究雷诺数Re和喷嘴端面轮廓（壁面约束）对间隙内旋涡生成的影响，并对试验数据进行涡量分析与本征正交分解方法（Proper orthogonal decomposition，POD）分析。结果表明，雷诺数Re对不同喷嘴端面轮廓（壁面约束）的旋涡生成和迁移影响规律不同。雷诺数对直角型喷嘴的双涡环模式流态影响较小，但对圆角型喷嘴卷吸流态影响较大，且随雷诺数的增大流场出现动态对称涡旋，该对称涡旋逐渐向间隙外迁移且呈现出明显的周期性变化特征。涡量分析得到时均场的涡量大小与分布情况，通过与POD分析中瞬态场的含能大尺度结构分布相结合，揭示间隙外涡旋能量的来源与变化规律。通过前4阶瞬态脉动速度场重构，可以从微观时间尺度进一步说明瞬态速度场的突变性与周期性。研究成果将有助于加深对冲击射流本质的理解。

来源：2020年第22期

《机械工程学报》期刊编辑部

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