多孔紊动射流的数值模拟与实验研究进展 - 水科学进展.PDF

第 19 卷 第 1 期 水 科 学 进 展 Vol19 ,No1 2008 年 1 月 　　 ADVANCES IN WATER SCIENCE 　 J an . , 2008 　 多孔紊动射流的数值模拟与实验研究进展 芦绮玲1 ,2 , 陈　刚1 ( 1 西安理工大学水利水电学院 , 陕西 西安 　710048 ; 2 山西省水利水电科学研究院 , 山西 太原 　030002) 摘要 : 多孔射流作为流体运动的一种重要类型 , 在工程中具有非常广泛的用途 。由于多孔射流各股水流之间的卷吸 和掺混的存在 , 增加了流场的复杂性 。长期以来研究人员从理论分析 、实验测量和数值模拟方面对多孔紊动射流进 行了大量的研究工作 , 目前已经认识了流场中的许多流动特性和流动机理 。从数值模拟和实验研究两个方面 , 比较 分析了国内外多孔紊动射流的研究现状和研究结果 , 评述了不同湍流模型以及不同实验测量方法对紊动射流的预 测能力 , 讨论了存在的问题并对该领域的研究方向进行了展望 。 关 　键 　词 : 多孔紊动射流 ; 湍流模型 ; 数值模拟 ; 实验研究 ; 进展 ( ) 中图分类号 : TV135 ; G35311 　　　文献标识码 : A 　　　文章编号 : 2008 一股流体从几何尺寸远小于收纳流体所占空间尺寸的喷口流入收纳流体 , 并同其混合的流动状态 , 叫做射 流 。多股射流则是指多个按一定的方式摆放的排泄口喷出流入周围另一流体域内运动的多股流体 , 最终混为一 股流向下游 。多孔射流与单孔射流的主要区别是孔间射流喷出后在其相邻两股之间存在相互吸附效应 , 这一效 应直接影响着流动的发生和发展 , 因此流场比单孔射流复杂得多 。作为流体运动的一种重要类型 , 多孔紊动射 流的研究涉及到许多领域 , 对这一问题的研究具有相当高的理论和应用价值 , 而解决这些问题的关键 , 是要从 理论上清楚地知道多孔紊动射流的结构以及多股射流之间是如何相互作用的。下面针对国内外研究人员在研究 多孔紊动射流问题中采用的一些数值模拟和实验研究方法和结果进行评述和分析 。 1 　多孔紊动射流数值方法的研究 目前 , 用于分析和认识多孔紊动射流问题的方法主要有 3 种 : 理论分析 、实验研究和数值模拟 。实验研究 能综合考虑影响流动的各种因素 , 结果客观可靠 。虽然实验测量有投资大 、结果的精度和可靠性受测量仪器和 环境的影响等问题 , 但对于复杂的多孔紊动射流问题 , 目前难以用理论计算解决时 , 它仍然是分析问题的一个 ( ) 重要途径 。在数值模拟方面 , 数值模拟分析即计算流体力学 CFD 方法具有投资小和精度易于提高等特点 , 是 一种研究流体流动的有效方法 。因此 , 随着计算机水平和计算技术的不断发展 , 用数值方法研究流动与传热 , 已成为当前国际上最活跃的研究领域之一 。而且 CFD 的兴起促进了实验研究和理论分析方法的发展 , 为简化 流动模型提供了更多的依据 , 使得很多分析方法得到完善和发展 , 它可以在非常广泛的流动参数范