Under-Expanded 氢气喷流的湍流混合动力学
流体动力学
2025-09-15 v2
摘要
Under-expanded 喷流存在于各种工程应用中；近年来，由于气体燃料推进系统的发展，受到特别关注。在这些装置中，对氢燃料直接注入创新低排放发动机舱室，诱导出湍流 under-expanded 喷流。本研究对 under-expanded 氢气喷流进行高保真大涡格子仿真，以探讨混合特性，为开发适用于氢气及更广泛气体燃料推进系统的喷嘴提供宝贵见解。我们首先评估了方法的准确性，通过评估数值结果的收敛性和不确定性，并将其与实验粒子图像光学流法和Schlieren数据进行验证。模拟的喷流、马赫盘尺寸及 resulting velocity field 与实验观察结果高度吻合。随后，我们分析了压力比 4至25之间的喷流结构，并考察了喷嘴几何配置对空气-燃料混合特性的影响。我们比较了圆孔喷嘴与类似向外开放式喷嘴的环形喷嘴。
引用
@article{arxiv.2502.10206,
title = {Turbulent Mixing Dynamics of Under-Expanded Hydrogen Jets in Propulsion Systems},
author = {Francesco Duronio and Andrea Di Mascio},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.10206},
year = {2025}
}