张孝石 许昊 王聪 陆宏志 赵静

1)(哈尔滨工业大学航天学院,哈尔滨 150001)

2)(中国运载火箭技术研究院研究发展中心,北京 100076)

水流冲击超声速气体射流实验研究∗

张孝石1)许昊1)王聪1)†陆宏志2)赵静2)

1)(哈尔滨工业大学航天学院,哈尔滨 150001)

2)(中国运载火箭技术研究院研究发展中心,北京 100076)

(2016年9月11日收到;2016年12月3日收到修改稿)

通过水洞实验对有水流速度影响的水下超声速气体射流进行实验研究,通过高速摄像系统记录射流形态演变过程,采用动态测力系统测量射流演变过程中射流周围环境压力的脉动特征.对剪切层涡旋结构进行分析,得到水流冲击射流的剪切涡流动形态演化和压力脉动特征.实验结果表明,射流主体形态的非定常运动依赖于水流速度,无水流速度时,射流主体受到重浮力影响向上弯曲较大,并且可以捕捉到射流的振荡诱导喷管口平面处主频为200 Hz的压力脉动,当存在水流速度时,射流主体向下游发展过程中的偏斜程度较小,射流与水流相互作用形成剪切涡,在水流作用下射流主体向下游发展过程中卷入射流剪切层,与射流主体掺混形成较大尺度的涡结构,喷管口平面处主频消失.

水平射流,剪切流,重浮力,振荡特性

1 引 言

水下高速射流的动态不稳定性机理的理论和实验研究主要针对完全发展的水下射流和气-水掺混问题.理论研究着重于气体射流气-水界面稳定性的机理分析,并在射流剪切稳定性方面开展了很多……