圆孔与分形孔射流中的近场相干结构
流体动力学
2021-04-28 v1
摘要
为研究孔口几何对射流近场相干结构的影响，应用了傅里叶本征正交分解（Fourier-POD）。分析了在下游两倍等效孔径距离处由层析粒子图像测速获得的流速与涡量快照。考察了由圆孔和分形孔喷出的射流，其中分形几何通过对基础方形施加重复分形图案得到。在圆射流中，能量主要包含在波数m=0处，对应于特征的开尔文-亥姆霍兹涡环；而在分形射流中，基阶方位角波数m=4处的模态结构捕获了最大能量。研究的第二部分聚焦于流向涡量与流向速度之间的关系，以表征孔口几何对近来发现活跃于湍流射流中的抬升机制的作用。以强烈正向流向速度波动为条件的流向涡量平均，揭示了一对位于条件点两侧、符号相反的涡量结构，诱导朝向射流外围的径向流动。这对结构在两种射流中均被观察到，尽管该图案在圆孔射流中的方位角范围大30%。这证明孔口几何直接影响速度与涡量之间的相互作用。
引用
@article{arxiv.2102.05946,
title = {On near-field coherent structures in circular and fractal orifice jets},
author = {D. Lasagna and O. R. H. Buxton and D. Fiscaletti},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.05946},
year = {2021}
}