非恒定流條件下淹沒射流特性數值模擬研究.pdf

1、淹沒射流是流體運動的一種重要類型，它廣泛的存在于工程實際中，如水墊塘的淹沒射流消能、船閘的輸水系統、利用淹沒射流沖砂和清洗物料等等。但是在淹沒射流中，特別是在非恒定流條件下，流體運動狀態復雜，影響因素較多，淹沒射流的特性不明確，因此，對非恒定流條件下淹沒射流特性的研究具有重要的學術意義，同時對解決工程應用中存在的問題具有指導作用。
　　本文以研究非恒定流條件下淹沒射流特性為目的，建立了對應的單支孔數學模型，通過將數值模擬得到的計算

2、結果與帕尼、拉賈拉南研究的矩形形狀支孔產生的壁面射流實測值進行比較，來驗證所建立數學模型的準確性與合理性，確保所建立模型的準確性。通過驗證可知，數值模擬計算結果與壁面射流實測值基本一致，相對誤差控制在2％以內，說明模擬值與實測值兩者吻合較好。在驗證數學模型的準確性與合理性的前提下，運用紊流計算軟件Fluent，并采用水氣兩相流的VOF模擬自由表面，使用RNG k-ε紊流模型進行數值模擬，選擇符合實際的孔間距和模型寬度，在不同的入射流速、

3、不同的淹沒水深和支孔間的不同間距情況下進行計算和分析，主要得到了以下結論:
　?、俑鶕沃Э啄M計算，并對計算結果進行分析可知，支孔出流工況靠近支孔的流場結構分為射流核心區、剪切層區、近邊界剪切層區、上部低流速區等四個部分。不同射流流速對流場結構會產生一定的影響，流速越大，核心射流區域越大，相應的近邊界剪切層區越小。
　?、诟鶕p支孔模擬計算，并對計算結果進行分析可知，雙支孔射流時，受水流之間的相互作用，在射流入口區域流體相

4、互作用明顯，流體明顯混合，流速越大，兩流體混合時間越短。同時各截面核心射流區域最大流速與距離底部的高度呈四次方關系。
　?、弁ㄟ^對雙支孔不同間距模型的計算分析可知，支孔間距對水槽流體結構存在較大的影響，支孔間距越大，兩流體相互作用越小，體現在流體流速上，截面流速分布越不均勻，影響水槽水流的平穩性;支孔間距越小，兩流體之間的相互作用越強，流體動能耗散越大，流體流速趨于平穩的時間越短。表明，在支孔射流中盡量采用小間距布置射流孔，這有利