射流湍流特征分析及在機(jī)艙流場數(shù)值模擬方案中的應(yīng)用研究.pdf

1、當(dāng)前,飛機(jī)因其快捷與舒適,越來越成為重要的客運(yùn)工具,機(jī)艙環(huán)境問題日益成為關(guān)注熱點(diǎn)。高效準(zhǔn)確地模擬和分析座艙空氣氣流特征對預(yù)測和控制座艙內(nèi)空氣品質(zhì)及污染物、顆粒物的排放有重要意義。
　　在機(jī)艙氣流環(huán)境中,空調(diào)通風(fēng)口射流出口流場以及射流在人體或座椅等表面區(qū)域的流動特征對機(jī)艙的氣流組織及人體舒適度有較大影響,其流動現(xiàn)象屬于自由射流和沖擊射流范疇,對其進(jìn)行局部較精細(xì)數(shù)值模擬,提取流動特征并以體積力源項(xiàng)形式參與機(jī)艙整體流動控制方程的數(shù)值計(jì)算

2、,為確立適合于機(jī)艙內(nèi)氣流環(huán)境模擬的計(jì)算策略提供依據(jù)是本文工作的目的。
　　首先采用湍流模型和N-S方程,對較低雷諾數(shù)有溫差沖擊射流以及圓自由射流流動進(jìn)行數(shù)值模擬并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對比,重點(diǎn)分析較低雷諾數(shù)有溫差沖擊射流換熱特性以及圓自由射流流場空間湍流雷諾應(yīng)力項(xiàng)的分布,然后采用 Rational Taylor模型對雷諾應(yīng)力項(xiàng)進(jìn)行擬合,得到流場雷諾應(yīng)力空間分布特征,將擬合得到的雷諾應(yīng)力項(xiàng)作為體積力源項(xiàng)參與相同邊界和流動條件下的 N-S流動控

3、制方程的數(shù)值求解,驗(yàn)證其可行性。
　　計(jì)算與分析結(jié)果表明,較低雷諾數(shù)有溫差沖擊射流沖擊板的表面努塞爾數(shù)分布在射流核心區(qū)附近最高,隨遠(yuǎn)離射流核心區(qū)逐漸減小,在沖擊板表面,由于溫差引起的熱浮力的存在,其導(dǎo)熱系數(shù)明顯受空氣溫度和壁面溫度的影響,確定合適的導(dǎo)熱系數(shù)可以得到較好的計(jì)算結(jié)果。圓自由射流中,雷諾應(yīng)力在射流核心區(qū)附近具有最高值,隨遠(yuǎn)離射流核心區(qū)逐漸減小。通過對雷諾應(yīng)力的三種擬合方法對比發(fā)現(xiàn),采用擬合函數(shù)求導(dǎo)獲得體積力的方法存在一定