层流圆管潜射流生成蘑菇形涡结构特性实验与数值研究

摘要

本研究基于实验和数值方法研究了层流圆管潜射流生成蘑菇形涡结构的演化机理与表现特征,定量研究了蘑菇形涡结构无量纲射流长度L*、螺旋型涡环半径R*及其包络外形长度d*等几何特征参数随时间t*的变化规律.结果表明,实验与数值模拟吻合良好,二者都揭示出蘑菇形涡结构的形成与演化过程存在启动、发展和衰退三个不同阶段.在启动阶段,L*和d*随t*线性变化而R*则近似为一个常数;在发展阶段,蘑菇形涡结构的演化具有自相似性,L*、R*和d*与t*1/2均为同一正比关系;在衰退阶段,L*和R*正比于t*1/5而d*则近似为一个常数.