多孔横向紊动射流流动机理与传热特性的研究

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基于控制容积法和协调一致的求解压力耦合方程的半隐方法—SIMPLEC,应用Realizable k-ε紊流模型并结合两层模型的壁面函数法,对多孔横向紊动射流的速度场、涡量场和温度场进行了数值模拟,同时利用IFA 300型热膜风速仪对多孔横向紊动射流的速度场进行了测量,并和数值模拟的结果进行了对比,验证了数值模拟的可靠性。结果表明:壁面函数法计算的流场分离区较大,而两层模型更适合求解横向紊动射流问题;在多孔射流中,虽然射流都具有相同的初始动量,但由于前面射流的遮挡作用,后面的射流更不容易发生弯曲;射流孔后存在尾迹区,尾迹区内流动出现分离,在多孔射流中,第一个射流孔后的“孔吸流动”更为明显。计算还给出了不同工况多孔横向紊动射流的涡量场,并对马蹄形涡和反向涡旋对(CVP)的形成机理及发展过程进行了系统的研究,并指出,在多孔射流中,当多股射流合并为一股新的射流之后,才出现马蹄形涡的雏形,CVP的形状也逐渐变的规则。对不同工况下多孔横向紊动射流的气膜冷却效率进行了比较分析,并得出结论:低射流比R=0.5时四孔射流的气膜冷却效率最高;相同冷气流量下,多孔射流的气膜冷却效率更好;孔径比S/D是影响气膜冷却效率的重要因素,并最终确定S/D=2.5时气膜冷却效率最高。
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