跨声速侧向液体注入的内部气动力学
流体动力学
2025-02-14 v1
摘要
本研究通过实验方法考察了横向液体注入在马赫数为2.1的跨声速气流中的内部气动力学，该研究采用两种配置：单点注入和串联注入（间距8 mm），并在三个注入质量流率下进行测试。背光成像揭示了经典的喷雾破裂现象，包括沿喷流边界增强振幅的表面波不稳定性，导致喷头突出、喷流破裂成大型液体团块，并在气动力作用下进一步破裂为更细小的液滴。单点注入表现出较串联注入更远处形成大型液体团块的现象。尺度图显示，在低势量比（J=0.94）时，两种配置均产生弦形反射（RR）的弯曲 shock wave 从上壁反射。将J提高到1.90后，单点注入仍表现为RR，而串联注入过渡到马赫反射（MR）。当J=2.67时，两种配置均表现为MR。串联注入较早的RR到MR过渡归因于其更高的喷流渗透和横向扩散，这些特征会减小下游跨流通道截面积，充当超声速扩散器，从而增加下游压力，有利于MR的过渡。观察到在底壁由于弯曲 shock wave 与边界层相互作用形成的分离区，以及在侧壁由于MR结构的马赫棱与壁面相互作用形成的分离区。这些相互作用产生由涡旋结构主导的复杂流动区域，显著影响整体流动动力学。
引用
@article{arxiv.2502.09295,
title = {Internal Aerodynamics of Supersonic Crossflows with Transverse Liquid Injection},
author = {Srinivas M V and Arun Kumar Rajagopal and Lebonah B and Jegesh David M},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.09295},
year = {2025}
}
备注
18 pages, 21 figures