环形旋转射流屏蔽抽吸流场的数值模拟.pdf

收稿日期“ “ 基金项目国家自然科学基金项目 9 AB C 5 , - D D “ 第D 卷 第“期中国矿业大学学报 EF G D HF “ “ ,年D月I F J A K G F L M N O A KPA O Q J 8 O “ , 文章编号 - ’ , * J O 9 K G ‘ O ; G K 本文针对旋风屏蔽抽吸流场进行了理论研 究射流作用下的抽吸流场是一个十分复杂的流动 过程.影响因素众多.主要包括射流气动参数{抽吸 气动参数以及流动空间的边界条件和装置的结构 参数等等.如此众多参数间的定量关系几乎不可能 通过模型实验获得.因此数值模拟对该流场的研究 就显得十分重要在本文中.作者针对环形大倾角 旋转射流屏蔽抽吸流场.采用Z K G O 6 K [ G \ - ]双方程 紊流模型.借助流体力学大型通用软件 Y G A 万方数据 计算模型 “ 物理模型 本文研究的模型取实验 中的实体模型 0 1 , / -0 2 , 40 / 1 “ A 数学模型 为进行数值模拟 , / “ 0 , 11 , 边界条件 参照图3 ’主要计算边界条件分析如下 3 喷射口边界 是流场的进口边界在此边 界上施加速度进口计算条件喷口宽度很小’速度 可视为均匀分布喷射速度A BC DB E FGH4’ 计算中采用 柱坐标定义该速度矢量’根据旋流强度计算旋转角 度’通过分别定义轴向 , / K Y9 Z 7 [ , - \] Z 7 ] , 9 Z 18 Z 7 - 7 [ 0 7 _ ‘ 0 ] [ 9 G 发烟口气流特点 图L为发烟口附近的流线放大显示’可见内部 气流出现切向旋转速度’是因为外部射流的旋转运 动通过黏性切应力和湍流切应力将旋转运动传递 给中部吸气流’使之旋转起来整体流线基本上是 一条空间螺旋线 图L发烟口速度矢量局部放大 ; , / L a / , ] , 9 1 9 0 - b 99 1 “ 三维局部流场 图M为发烟口处的流线显示’是将 ; Z ‘ 9 -的 计算数据输入后处理软件. 9 [ 8 Z 7 -中所得’可以看 到流场中部气流被抽向吸气口的过程中’不仅具有 轴向速度’还具有径向和切向旋转速度’湍动能 力相比普通射流明显增强’它是卷吸和抽吸综合作 用的结果图为取自文献2 3 5的实验图片’由发烟 图M发烟口流线 ; , / M c - 0 9 * Z , 9 9 0 - b 99 1 L3 第G期张景松等环形旋转射流屏蔽抽吸流场的数值模拟 万方数据 口向四周喷出的烟雾一离开发烟口立即被旋涡推 动变成切向运动并形成细长烟柱直达吸气口“ 图实验照片 图涡黏系数等值线 D “徐州5中国矿业大学机电工程学院 E E B “ 8 杨胜强俞启香王凯等“旋转环形射流对上隅角 积聚瓦斯的作用机理 F “煤炭学报 8 G G 8 H I 6 5 A J E 刘光宗“流体力学原理与分析方法 ‘ “北京5高等教 育出版社 E E 8 5 A E H G 叶正寅杨永年钟诚文“非结构网格生成技术方法 研究 F “航空计算技术 E E J 8 8 I 6 5 f “ Kb P , / ’ Y 3 / KLMNK / ’ F “人工晶体学报 8 G G G I A B 6 5 J A E J G “ KR _1 [ / ’ O Re K1 / F “F 1 . / 3 O Y / 0 P , 0 VC . Y X 0 3 X 8 G G G I A B 6 5 J A E J G “ I责任编辑 陈其泰6 ff 第8期张景松等5环形旋转射流屏蔽抽吸流场的数值模拟 万方数据