涡旋射流控制扩压器分离流动的大涡模拟

为研究涡旋射流对湍流边界层分离控制的机理，基于大涡模拟方法建立了具有涡旋射流、扩张角为14°的圆锥扩压器数值分析模型，计算结果与相应试验数据吻合良好，验证了计算模型的合理性与精确性。通过对特征截面上流场参数的详细分析，获得了射流导致的复杂涡系形成过程，发现了射流孔附近的强涡来源于剪切层涡，剪切层涡经过破碎和耗散，在射流下游近区发展为强弱不对称的反向涡对，在下游远区形成一个纵向涡旋，该涡旋将主流流场边界层外的高能流体卷入到边界层内，增加了边界层内部的流动能量，从而延缓或抑制了流动分离。与相同条件下未采用涡旋射流控制的扩压器相比，其压力恢复系数增加19.8%，表明涡旋射流是一种有效的边界层分离控制方法。文中还分析了不同射流孔数和射流倾斜角对于压力恢复系数的影响，发现选择合适的涡旋射流孔数及其射流倾斜角等参数，可以更有效的控制扩压器内流动分离。