喷嘴粗糙度对稀释喷流中顺向条纹的影响——实验研究
流体动力学
2026-04-13 v1
摘要
本研究基于高速 schlieren 成像和 PLIF 方法，对实验观察得到的顺向条纹形成进行了调查。通过一系列比较实验检验了喷嘴出口几何扰动对顺向流动结构的影响。使用直径为 4 mm 的喷嘴在真空腔体中产生稀释喷流，两种配置：（a）“光滑”喷嘴经精密商业车床加工和抛光；（b）在圆形出口轮廓上引入不同波数的正弦扰动。对于“光滑”喷嘴，沿轴线旋转 60 度后重复实验，条纹图样也发生类似旋转。这表明顺向条纹最可能源于喷嘴出口细微粗糙度引起的几何扰动。在后者情况下，进一步研究了几何扰动的模态分布对条纹的影响。结果表明，低波数（k < 5）扰动导致顺向条纹增长率显著较小——可能由残余粗糙度主导，类似于“光滑”情况——而高波数（k=6 和 7）扰动中，条纹图样与扰动喷嘴出口轮廓呈几何相关。本研究的结果有助于增进对超声风洞测试中噪声图样的理解，喷嘴是关键组件。
关键词
引用
@article{arxiv.2604.08830,
title = {Effects of Nozzle Roughness on the Streamwise Streaks in Underexpanded Jets -- An Experimental Study},
author = {Haohan Gong and Shengkai Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.08830},
year = {2026}
}