流体微团作用与流动结构变化试验分析

徐凯池，张佳琪

（1.中国航发沈阳发动机研究所，沈阳110015；2.大连理工大学机械工程学院，辽宁大连116024）

0 引言

湍流流动广泛存在于航空航天、船舶、能源、动力、化工等领域[1-3]。在航空发动机的燃烧室中通常为湍流流动，其中已燃气体与未燃气体的掺混、燃烧与激波之间的相互作用以及湍流流动对化学反应的作用等对航空发动机性能有重要影响。拟序结构是湍流流动中最重要的结构，对湍流流动的维持、演化和发展起着重要作用。研究湍流流动可以为发动机结构设计提供理论基础，并为提高发动机性能提供有益参考。由于湍流中拟序结构在时间和空间尺度上的跨度以及运动特性十分复杂，一直是领域内的研究难点和热点。拟序结构主要包括条带结构和准流向涡、发卡涡/发卡涡包和超大尺度运动3大类[4-5]。其中高、低速条带结构的演化对湍流边界层摩阻和传热率等物理性质有重要影响，开展相关研究可以对湍流进行有效控制。

近年来，随着粒子图像测速（Particle Image Velocimetry，PIV）技术的迅猛发展，丰富的流场信息使研究者对湍流拟序结构的运动学特征和动力学过程有了更深刻的认识。顾大鹏等[6]通过PIV技术对双旋流燃烧室冷态流场进行测量，为进一步利用多级旋流器实现燃烧室内稳定燃烧、降低排放提供了依据；张欣等[7]利用PIV对双级旋流器燃烧室湍流流场进行测量，并得到旋流器几何参数对流场速度分布的影响；赵鹏等[8]利用PIV获得新型扩压器的内流场特征，为先进扩压器的结构优化提供了试验依据。……