颗粒对小突片喷口湍射流调制规律地研究.pdfVIP

中匿工程热物理学会 多相流 学术会议论文 编号：066004 颗粒对小突片喷口湍射流 调制规律的研究1 燕小芬王希麟 清华大学航天航空学院，北京，100084 摘要：采用D^设备测量了喷口加装小突片的气固两相湍射流中气相湍流度的分布，验证了小突片对 单相射流的强化混合作用，测量结果表明，在安装小突片喷口的射流中，颗粒粒径对气相湍流的调制 规律与圆喷口射流中相反。当多种因素共同作用湍射流时。最后的效果不等于每种因素单独作用结果 的筒单叠加． 关键词：气固两相流，射流，小突片。湍流度，D^ 1引言 湍流的控制一直是湍流研究的热点，湍流控制分为改变流动边界条件的静态控制和 对流动施加激励的动态控制。通过在喷口加装小突片来实现强化湍流的控制的方法在单 相湍流的研究中已比较成熟”。。’。早在1975年，Bradsha暗人就发现小突片能使流场发 生变形“1，这也导致后来人们深入地探讨小突片产生流向涡的机理。黄勇等人…测试了 小突片安装个数、后倾角度、堵塞比等因素对轴对称收缩喷管射流的混合效果影响．发现 小突片对喷管射流的混合具有显著的强化作用，不仅使下游流场发生显著变形，也使核 心流的衰减显著加快。左秀娟等人(2004)“用IV技术定量测量了收敛喷管和收扩喷 管中．加装小突片时射流纵截面的速度场和涡量场，发现加装小突片结构能够明显的强化 射流的混合。同时小突片结构不仅能产生流向涡，而且对周向涡有明显的强化作用。 两相或多相流动中，由于颗粒的加入，流场的运动学和动力学特征发生了很大的改 变，实验手段和理论计算更困难，两相湍流控制的研究尚处于起步阶段。迄今还没见到 将小突片用于两相湍流控制的定量实验研究的工作报导，本文将小突片用于两相湍射流 场的控制，综合颗粒粒径和小突片对圆湍射流的作用．测量了射流中气相湍流度的分布． 得到了加装小突片喷口的两相湍射流中颗粒对气相场的控制规律。 2实验系统 实验系统如图1所示．由气相流动系统、颗粒相流动系统组成。定义射流流向为 方向，径向为Y方向。气相流动系统中包括：鼓风机，气流控制部分，气流稳定部分． 收缩段与喷嘴，实验观测段；颗粒相流动系统包括：供粉装置，粉尘收集装置。 空气由风机鼓入．经过流量计调节流量，再通过整流段和稳定段的调整最后从收缩 国家自然科学基金资助项目(瓷助编号 211 段流向喷口。预先混合好的颗粒相粒子与气相示踪粒子由供粉器加入，与主气流的空气 一起经过整流段、稳定段和收缩段，最后在喷El处形成稳定两相射流。通过控制供粉器 阀门的开度可以调节颗粒的气载比。实验段是一个0．8Ⅲ0．8m1．0m的玻璃窗观察室。它 能够防治周围环境对射流的影响和粉尘扩散污染环境。射流喷出的气体和颗粒混合物由 引风机通过旋风除尘器吸出实验系统。，而示踪气相的超细颗粒通过在引风机的出口处安 装除尘布袋进行收集。 _皿 -剥醛 两相湍射流实验系统的误差主要包括颗粒形状不规则、颗粒与气体流量不稳定所带 来的误差。本实验装置对同一工况的重复性在调试时曾反复校核．由于颗粒和气相流量 不稳定重复测量的实验结果不能做到完全重合，但所反映的趋势和规律基本一致，最大 误差控制在+6．5％范围之内。测量结果所反映的两相流场特征是可靠的。 实验采用丹麦丹迪公司生产的58N50型三维激光颗粒动态分析仪(D^)对两相射 流进行测量。测量粒子速度精度可达1，测量粒径精度可达4。颗粒相采用250微米或 75微米的两种玻璃微珠颗粒示踪，气相采用空心玻璃微珠示踪。射流喷口直径为d=40mm。 单相时出口空气速度为3．38ntS．出口雷诺数可达8500。小突片为三角形，顶角90度． 底边0．28D。实验中小突片如图2放置在出口截面中，流动方向为方向，与Y平面 垂直。该底边尺寸是aman”在单相圆射流条件下比较多种设计而得出的一种优化结构。 小突片采用1哪厚铜片制作，既能保证其二维性质，又能具有一定刚性。在实验中不发 生大幅度震动。