冲击式扫掠喷嘴的不可稳定热流和流动结构

冲击式扫掠喷嘴因其内在的不可稳定性和覆盖宽广表面积的能力而日益被用于热管理和流动控制应用。本研究探讨了冲击式扫掠喷嘴的不可稳定热传递和流动结构，特别关注雷诺数 (Re) 和喷嘴到板面距离 (L/D) 的影响。采用结合的诊断方法，利用非同步的高速红外热测和平面粒子图像测速法，独立测量壁面热流分布和流动场动力学。时序 Nusselt 数图谱揭示了随着喷嘴到板面距离的增加，热力学足迹呈逐渐扩大的趋势，同时伴随峰值热传递强度的降低。相反，波动分量表现出双臂结构，在更高的 Re 下变得更为显著。速度测量确认了双枢轴喷芯的存在以及由剪切驱动的不可稳定性，波动速度分量和雷诺剪切应力在空间上与增强的热传递波动区相关。最后，对速度和热传递波动进行直接的空间比较显示，在较小的喷嘴到板面距离下，法向速度不可稳定性主导热响应，而在更大的距离下，流向波动变得越来越重要。最终，将全场热传递数据嵌入到低维参数空间中，该复杂系统行为由由 Re 和 L/D 主导的低维流形有效地表示。该流形用于执行有效的代理模型，以预测参数空间中未测试的 Re 和 L/D 组合的时序和波动 Nusselt 数图，作为用于初步设计和尺寸选型增强热传递装置的工具。