二氧化碳喷射器内浮力射流区域的渐近行为
流体动力学
2025-08-12 v2
摘要
喷射器被用于包括蒸汽和蒸气压缩循环在内的各种工程系统。优化喷射器性能需要对其内部流场相关的多相和湍流结构进行理解和分析。这种方法能产生更高的保真度，但计算成本高昂。低保真度的一维（1D）模型计算成本较低；然而，1D 模型通常是经验性的，对内部流场的理解有限，忽略了优化的可能性。喷射器流动可分为四种区域：区域 1（R1），以可压缩性为主导；区域 2（R2），由界面不稳定性驱动；区域 3（R3），以浮力为主导；以及区域 4（R4），为壁面约束的湍流射流膨胀。其中，以浮力为主导的区域最为复杂且最不为人所理解。本文讨论了一种利用自相似框架开发降阶模型的方法，以在准稳态、可压缩和等温流动条件下（其中密度变化仅源于混合）捕获浮力主导区域内射流的内部流场。密度变化通过 Favre 平均方法捕获。该模型捕获了受动量扩散率和恒定流向压力梯度影响的中心射流膨胀。中心射流与圆柱壁面的相互作用，由于负径向密度梯度和壁面施加的剪切应力的综合效应，诱导出逆流环形壁面射流。讨论最初集中在喷射器内部的流动拓扑结构上，随后是自相似方法论和渐近分析的实施。最后，讨论了其相似性……
引用
@article{arxiv.2507.01992,
title = {Asymptotic Behavior of a Buoyant Jet Regime inside a Carbon-dioxide Ejector},
author = {Sreetam Bhaduri and Ivan C. Christov and Eckhard A. Groll and Davide Ziviani},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.01992},
year = {2025}
}
备注
Accepted in the 31st Symposium on Fundamental Issues and Perspectives in Fluid Mechanics, 2025 International Mechanical Engineering Congress & Exposition (IMECE). The link will be provided after publication