射流破碎的线性不稳定性分析方法

发布时间：2024-03-17 02:00

　　线性不稳定性分析是目前处理柱状射流及复合射流破碎的最常用理论方法之一。该方法基于流体力学基本方程和边界条件,利用线化小扰动法和正则模法开展相关研究,能够成功预测实验中发现的不同流动现象和规律。线化小扰动法的原理是将非线性问题中涉及的物理量分解成零阶近似和小扰动,代入原非线性方程并略去高阶小量,从而使非线性问题转化为一阶近似的线性定解问题。正则模法是将小扰动量分解成一系列模态的叠加(比如Fourier级数形式),使每个模态都满足线性系统,从而将线性定解问题转化为求解广义特征值问题。正则模法适用于具有对称性的流场,根据小扰动的演化情况,可以分为时间模式、空间模式和时空模式。本文回顾了射流及复合射流线性不稳定性分析方法的主要内容和具体实施步骤,并选取流动聚焦这一代表性的微细射流生成技术,概述了线性不稳定性分析方法在实际中的应用,最后对已取得的相关成果进行了总结。

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【部分图文】：

图１高速流体驱动作用下单轴射流的简化模型［３６］（ｂ）

－ｉω）［］ｕｒｉ－Ｒｅｉ１Ｑ（）δｉ２ｐ′ｉ＝０（３９）其中无量纲参数分别为Ｒｅ１＝ρ１Ｕ１Ｒ１／μ１，Ｒｅ２＝（Ｑ／Ｎ）Ｒｅ１，黏性比Ｎ＝μ２／μ１，密度比Ｑ＝ρ２／ρ１，下标ｉ＝１，２代表内层液体射流和外层气流。对称轴上流速和压力有限且射流轴对称条件：ｕｒ１＝ｕ′ｚ１＝ｐ′....

模型［３７］图２电流动聚焦的简化物理模型示意图（ｃ）

扰动波传播速度均大于无黏时扰动波传播速度。外部气体对气体边界层影响显著，黏性比Ｎ＝μ２／μ１越小时气体黏性越小，射流时间稳定性影响越明显。此外，时空不稳定性理论被用于成功预测滴模式和射流模式的转换。上述均是轴对称（ｎ＝０）模式下的时间不稳定性结果。实验中观察到了呈螺旋型的射流，为....

图３液体射流和表面波（ｃ）

差不等于但是接近于０和π，因此通常称之为ｐａｒａｓｉｎｕｏｕｓ模和ｐａｒａｖａｒｉｃｏｓｅ模。李芳［３５］发现还存在一个过渡模，称之为ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎａｌ模，一般与ｐａｒａｓｉｎｕｏｕｓ模相接，位于ｐａｒａｓｉｎｕｏｕｓ模右端，在ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎａｌ模下内外界面相位差随着....

本文编号：3930343