双股高速射流与液体相互作用的数值模拟(2)
3.8.3 温度分布 31
3.9 双喷孔间距对射流场特征参数的影响 32
3.9.1 压力分布 32
3.9.2 速度分布 34
3.9.3 温度分布 35
3.10 本章小结 37
4 工作总结 39
结 论 40
致 谢 41
参考文献42
1 绪论
1.1 课题背景
现如今，正是科技飞速发展的时代，射流也在工程技术领域中得到了越来越广泛的应用，如航空航天、水利工程、能源化工和环境保护等方面都有其无法被取代的重要性。本课题研究的是双股高速射流与液体相互作用的数值模拟情况，需要在了解浮力射流的情况下进行研究。目前，浮力射流的理论在国内也有着突飞猛进的发展。回归现实生活中，浮力射流理论的作用就无处不在，如大家熟知并且关注度非常高的废热水等的排放，一个地区的发展少不了其工业化发展的带动，欧美国家在发家致富的道路上曾经不惜以环境破坏为代价，将工业废水，电热厂排放的废热水直接排放至天然水体中去。这是破坏我们家园的行为，我们应该抵制，爱护我们的家园。但是目前，将热废水排入到河流、湖泊中的恶性事件屡见不鲜，这还给周围群众的身心健康带来了极大的威胁，所以如何快速处理这些热废水真是当务之急。 “一次性”冷凝系统的提出是一个重大的突破，而此时如何使环境水体的冷却能力得到最大化的利用则是我们需要考虑的。这样一来，水体能够承受怎样程度的热废水就成为了关键的一点。此时我们需要完成的工作就是对能够进行排放的热废水进行条件检测，那么浮力射流的理论就有用武之地了。我们需要了解其温度分布, 及其相关的水动力学性质，这些研究成果同样也是分析热废水排放对该天然水体环境和水体中生物的影响的依据。对纯射流的研究的追溯就不得不提Kamotani和Greber[1-2]，他们对流速比R (R为射流出口流速与来流流速之比)的紊动和浮力射流的轨迹线、扩散率等宏观特性进行了大量的测量和研究, Subramanya和Porty[3]在进行了大量的前期工作后对射流的轨迹线进行大量的测量，并进行了较为系统的研究。Pratte和Baines[4]等等也进行了类似的工作，但是他们的侧重点都一样，那就是射流时均量。 Andreopou les和Rodi[5]研究的侧重点是高阶紊动量，他们对其中几个量进行了系统的测量，并且给出了很多对射流研究非常有用的信息。槐文信等[6]则是在一定流速比的情况下对流场进行了分析，值得一提的是他在k-E湍流模式下， 结合了多重网格下混合有限分析方法进行分析。在浮力射流研究热潮的影响下，余常昭等[7]也对横流中底部水平排放的热水浮力射流进行了测量，并且详细地给出了该射流的温度分布和速度分布，对本文的工作起到了很大的帮助。 Demuren[8]也对射流的流场和其温度分布进行了研究和分析，但是他们的方法相对来说更加复杂，不仅运用二阶动量矩湍流模式，并且将多重网格技术也运用了起来。上诉内容让我对浮力射流有了基本的印象，对掌握浮力射流与液体相互作用机理有了很大的帮助。
在环境保护方面，许多应用浮力射流理论的方法层出不穷。下面举例说明：垂直向上地流进相对稳定的静止分层环境中的浮力射流正是环境污染的罪魁祸首，因此对它的研究也从来没有从人们的视线中消失过。对于稳定的静止分层环境流体来说，在一般的情况下，如果该流体的高度越高，那么它的密度就越小。但是往往流入这一类环境中的射流则是完全相反，该射流则是高度与其轴线上的密度成正比，这样一来，在达到了一定的高度后，该射流的密度将比相应的环境流体密度大，在惯性和浮力的双重作用下，浮力射流就会慢慢上升，在达到最大高度后，将会向这两边扩散，其形成形状就如蘑菇云一般。这就是所谓的正浮力射流和负浮力射流。浮力射流的理论不仅丰富了流体力学的内容，同时对我们的生活提供了极大帮助。所以，利用浮力射流理论研究高速气体射流与液体相互作用显得非常有意义。