湍流射流中高压混合的直接数值模拟

在采用柴油、燃气轮机与液体火箭发动机的汽车与航空航天应用中，燃烧之前是在高压下（常超过混合物临界值）进行燃料与氧化剂的喷射与混合。实验观察表明，由于在超临界状态下缺乏明确的液相与气相，超临界压力下的射流比亚临界条件下的射流表现出显著不同的动力学。因此，平均流动量如势核长度、射流空间增长率与速度衰减剖面在两种条件下不同，导致不同的混合流体分布。在本研究中，进行湍流射流直接数值模拟（DNS）以检验在亚临界（理想气体）与超临界条件下将氮气（$\mathrm{N_{2}}$）喷入氮气（$\mathrm{N_{2}}$）时统计量的变化。考虑了基于射流直径（$D$）与射流孔口速度（$U_{0}$）的雷诺数（$Re_{D}$）为 $5000$、马赫数为 $0.6$ 的等温圆射流。对于混合分析，考察了随流输运的被动标量。