低雷诺数下矩形喷嘴发射的脉动射流的轴向转换
摘要：矩形喷管中射出的喷流的轴向转换会影响流动混合特性。为了阐明这样的混合机制，需要对轴向转换和涡旋结构变形进行详细研究。本研究对低雷诺数下从矩形喷嘴射出的脉动喷流的轴向转换进行了数值分析。在所有的纵横比下，类似喷嘴横截面形状的矩形涡环会周期性地尾流脱落，而涡环的侧边在下游会变形成发卡状。在喷嘴拐角下游，形成了一个位于涡环内部的涡对。当纵横比为AR=1.0时，涡对由对称涡旋组成，而随着AR的增加，涡对的不对称性也增大。当AR=1.0时，在下游会再生一个涡环。当AR=2.0时，分别在喷嘴的长边和短边上，上游的涡环会超过下游的涡环。无论纵横比如何，在喷嘴附近的下游区域，由于涡对在涡环内部的存在扭曲了涡环，导致涡环的侧边和拐角的位置交换，从而实现45度的轴向转换。当AR>1.0时，在更下游的位置，涡环的发卡部分在长边上相对于短边远离喷流中心，导致90度的轴向转换。因此，广泛区域内会发生高强度的湍流，加强混合作用。随着AR的增加，上下游涡环之间的强烈干扰将涡旋扩散到下游。然后，通过扩散涡所产生的湍流广泛发生，进一步强化了混合效应。
作者：Hideki Yanaoka and Yoshitomo Hatakeyama
论文ID：2307.11266
分类：Fluid Dynamics
分类简称：physics.flu-dyn
提交时间：2023-07-24