单侧有限宽度开缝竖通道内的旋转热流体特性-哈尔滨工程大学学报.pdf

第３５卷第３期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 哈　 尔　 滨　 工　 程　 大　 学　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｖｏｌ．３５ №．３ ２０１４年３月　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｍａｒ．２０１４ 单侧有限宽度开缝竖通道内的旋转热流体特性 霍岩，邹高万，李树声，郜冶 （哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院，黑龙江哈尔滨 １５０００１） 摘　 要：为了掌握竖直通道内的旋转火焰特性及其与通道壁面开口条件的关系，在９ ｍ高的竖通道内通过实验确定了可 形成旋转火焰的侧开缝宽度范围，并对通道４ ｍ高度以上的侧开缝宽度限制时的旋转热流场进行了数值模拟。 研究发 现，限制上部侧开缝宽度后会使通道下部的气体流速和火焰附近的旋转速度加大，从而使旋转力对流场的作用较浮力增 大，并使流场旋转中心偏移；与上部开缝宽度未受限时相比，开缝受限使其中性面的高度降低，整个中性面的倾角减少至 几乎为零，而且在开缝的靠近前端壁面一侧处，流进通道的气体流速由侧开缝未受限时的随着开口宽度的增加而降低变 为随着开缝宽度的增加而增加。 关键词：竖直通道；受限侧开缝；旋转火焰；热流体 ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１００６⁃７０４３．２０１３０３０２５ 网络出版地址：ｈｔｔｐ：／ ／ ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ ｋｃｍｓ／ ｄｅｔａｉｌ／ ２３．１３９０．Ｕ１０２７．００２．ｈｔｍｌ 中图分类号：ＴＵ９９８．１；Ｘ９３２　 文献标志码：Ａ　 文章编号：１００６⁃７０４３（２０１４）０３⁃０３２０⁃０６ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｒｏｔａｔｉｎｇ ｔｈｅｒｍａｌ ｆｌｕｉｄ ｉｎ ａ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｈａｆｔ ｗｉｔｈ ａ ｃｏｎｆｉｎｅｄ ｓｉｎｇｌｅ ｃｏｒｎｅｒ ｇａｐ ＨＵＯ Ｙａｎ，ＺＯＵ Ｇａｏｗａｎ，ＬＩ Ｓｈｕｓｈｅｎｇ，ＧＡＯ Ｙｅ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ ａｎｄ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５０００１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｕｒｐｏｓｅ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｆｉｒｅ ｗｈｉｒｌｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｒｎｅｒ ｇａｐ ｏｆ ｔｈｅ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｈａｆｔ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｆｏｒｔｈｅｆｉｒｅｗｈｉｒｌｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ ｏｎ ａｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｈａｆｔ ａｔ ａｈｅｉｇｈｔ ｏｆ９ｍａｎｄｔｈｅｗｉｄｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｒｎｅｒ ｇａｐ ｏｆ ｔｈｅｆｉｒｅｗｈｉｒｌｆｏｒｍａｔｉｏｎｗａｓｖｅｒｉｆｉｅｄ．Ｔｈｅｒｍａｌｆｉｅｌｄｓｗｅｒｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ ｓｉｍｕｌａｔｅｄｗｈｅｎｔｈｅｗｉｄｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｒｎｅｒ ｇａｐ ｏｖｅｒ４ ｍｗａｓｃｏｎｆｉｎｅｄ．Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｓｈｏｗｓｔｈａｔ ｔｈｅ ａｉｒｆｌｏｗ ｒａｔｅ ａｔ ｔｈｅｌｏｗｅｒ ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｈａｆｔ ａｎｄｔｈｅ ｒｏｔａｔｉｏｎ ｓｐｅｅｄ ｎｅａｒ ｔｈｅｆｌａｍｅａｒｅａｌｉｔｔｌｅｈｉｇｈｅｒ ａｆｔｅｒｔｈｅｗｉｄｔｈ ｏｆ ｔｈｅｕｐｐｅｒ ｃｏｒｎｅｒ ｇａｐ ｉｓｃｏｎｆｉｎｅｄ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｗｈｉｒｌｉｎｇ ｆｏｒｃｅｏｎｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｆｉｅｌｄｉｓｍｏｒｅｔｈａｎｂｕｏｙａｎｃｙ，ａｎｄｔｈｅｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｅｎｔｅｒｏｆｒｏｔａｔｉｏｎｉｓｍａｄｅ． Ｃｏｍ⁃ ｐａｒｅｄｔｏｗｈｅｎｔｈｅｗｉｄｔｈｏｆｔｈｅｕｐｐｅｒｃｏｒｎｅｒｇａｐｉｓｎｏｔｃｏｎｆｉｎｅｄ，ｔｈｅｈｅｉｇｈｔｏｆｔｈｅｎｅｕｔｒａｌｐｌａｎｅｉｓｌｏｗｅｒａｎｄｔｈｅａｎ⁃ ｇｌｅ ｏｆｔｈｅｎｅｕｔｒａｌｐｌａｎｅｄｅｃｒｅａｓｅｓｔｏａｌｍｏｓｔｚｅｒｏｗｈｅｎｔｈｅｃｏｒｎｅｒｇａｐｉｓｃｏｎｆｉｎｅｄ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ａｔｔｈｅｗａｌｌｏｆｔｈｅｃｏｒ⁃