长直圆管冲击射流冲击区紊动能输运特性研究

摘要

为揭示冲击射流冲击区的紊动能输运特性,利用二维粒子图像测速技术研究了不同雷诺数下冲击区的紊动能平衡。紊动能输运方程的产生项、对流项、紊流扩散项和黏性扩散项由实测的速度场直接计算,并将压力扩散项和耗散项合并为一项作为紊动能输运方程的余项计算。研究得出:(1)对流过程引起的能量传递方向沿时均流场方向。自由射流剪切层内,紊流扩散过程引起的能量传递方向与时均流场方向斜交,黏性扩散过程引起的能量传递方向与时均流场方向垂直。(2)冲击区外层、中间层和内层的紊动能平衡差异很大。(3)冲击区内层紊动能产生项的负值由径向和周向雷诺应力做负功所致,所引起的紊动能损失由压力扩散项补偿。(4)冲击区内径向对流过程携走的能量由轴向对流过程补偿。(5)上述物理过程基本不受雷诺数影响,但各能量平衡项对紊动能的贡献强度受雷诺数影响显著。