风琴管喷嘴空化水射流流场的大涡模拟

作     者：王连安 徐艳 王尊策 李森 张井龙 刘海水 WANG Lianan;XU Yan;WANG Zunce;LI Sen;ZHANG Jinglong;LIU Haishui

作者机构：东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江大庆163318 

出 版 物：《机械科学与技术》 (Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering)

年 卷 期：2024年第43卷第9期

页      面：1514-1521页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081101[工学-控制理论与控制工程] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：黑龙江省自然科学基金项目(QC2016003) 

主　　题：大涡模拟 亚格子模型 风琴管喷嘴 空化水射流 

摘      要：针对空化水射流流场空化云演化采用RANS方法模拟不准确的问题,采用大涡模拟(Large-eddy simulation,LES)对风琴管空化喷嘴流场进行数值模拟。基于Mixture多相流模型和Zwart-Gerber-Belamri(ZGB)空化模型,分别采用SM模型(Smagorinsky-Lilly model,SM)、壁面适应的局部涡黏模型(Wall-adapted local eddy-viscous,WALE)和代数壁面模型(Wall-modeled large eddy simulation,WMLES)3种不同的亚格子模型,对风琴管喷嘴空化水射流流场进行数值模拟,分析空化水射流特性、空化云演化规律及脱落频率。结果表明:WALE模型可以较为准确模拟空化云演化周期,与高速摄像拍摄结果吻合较好;在喷嘴内圆柱段以及扩散段壁面附近产生涡环,加快了空化泡析出,WALE模型较好的模拟了涡环结构;涡量分析表明涡流在喷嘴出口附近出现,射流的末端空化泡破碎产生扰动,大尺度涡演化为小尺度涡,WALE模型模拟出涡的破碎范围较SM模型更大,WMLES模型未捕捉到小尺度涡。