水下超聲速氣體射流噴射過程及周圍復雜流場的數(shù)值計算.pdf

1、水下超聲速氣體射流是指氣體從孔口或噴管以超聲速射出，進入液相環(huán)境后，在水中作擴散流動并形成復雜的氣水摻混與界面不穩(wěn)定性的現(xiàn)象。水下超聲速氣體射流是一個相當復雜的物理過程，廣泛應用于國防工業(yè)、石油化工、航空航天等工程實踐。從早期的水下火箭點火技術(shù)的研究到水下潛射導彈破水發(fā)射的研究，以及冶金工藝中的氣動攪拌，相關(guān)的研究一直吸引著國內(nèi)外學者的關(guān)注。水下超聲速氣體射流也是一個重要的基礎理論研究課題，主要的研究內(nèi)容包括了射流的演變狀況，氣液邊界運

2、動演化、氣液兩相界面的不穩(wěn)定性、氣液兩相流摻混和射流內(nèi)部力學本質(zhì)的解釋等?，F(xiàn)今國內(nèi)外，氣液兩相流的研究主要集中在兩相之間的傳質(zhì)傳熱，較少地將目光集中在氣液相之間的摻混、氣液界面不穩(wěn)定性方面的研究。因此，研究水下氣體射流，包括實驗研究和數(shù)值研究，都將豐富氣液兩相流學科研究內(nèi)容，尤其是對兩相流中氣水相互作用的力學機制與動力學行為的研究，更是對兩相流學科發(fā)展中的重要拓展。
　　本文建立了基于ANSYSFLUENT的數(shù)值計算二維軸對稱模型

3、，對水下超聲速氣體射流進行了基于VOF方法的數(shù)值模擬。給出了水下超聲速氣體射流初期氣泡運動演化過程，得到了氣泡生成、長大到被下一個氣泡沖破過程中的一般規(guī)律以及射流噴射過程中發(fā)生的脹鼓與回擊現(xiàn)象并對脹鼓和回擊進行了分析;著重分析了不同工況下水下超聲速氣體欠膨脹射流和過膨脹射流的流場結(jié)構(gòu)，以及射流噴射過程中流場的壓力和速度等參數(shù)分布以及變化規(guī)律。最后，數(shù)值模擬結(jié)果與相關(guān)實驗研究進行了比照，得到了良好一致度的結(jié)果。例如:水下超聲速氣體射流流場