近距离淹没冲击射流动态流场特性

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=l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.