杨 柳，张 爽，王 倩

竖直圆管内冲击射流过程中流体运动现象的数值计算

杨 柳1，张 爽2，王 倩3

（1.锦州天宇电炉有限公司，辽宁 锦州 121011；2.中冶京诚工程技术有限公司，北京 100176；3.锦州七七七微电子有限责任公司，辽宁 锦州 121000）

利用计算流体动力学方法对竖直圆管内的冲击射流过程进行深入研究。为了提高计算结果的精准性，计算过程选用SST湍流模型。利用气体压力损失的理论计算值验证数学模型的准确性。计算结果表明，当入射气体的流速增加时，入射气体在竖直圆管内部的流速呈现“阶梯式”衰减；气体沿冲击射流方向上，流速呈非线性衰减，突变的“临界点”位于喷嘴与外管间距的1/2～5/6处，湍动能峰值位置则集中出现在1/4～1/3处；入射气体依次经过各个喷嘴时，气体在各喷嘴中心平面径向上的速度分布由“中心峰值”逐渐转变为“壁面峰值”。

冲击；射流；SST湍流模型；湍流；边界层

冲击射流主要是流体在压差作用下通过一个圆形或狭缝形喷嘴垂直(或呈一定倾角)地喷射到冷却工件的表面上，从而使直接受到冲击的区域产生很强的换热效果[1]，以此满足工件的某种性能、工艺要求或达到强烈换热的目的。

冲击射流出口的流速是近似均匀的，射流离开喷嘴表面后，射流的直径不断扩大，整个截面上速度逐渐呈现中间大，逐渐向边缘减小的不均匀状态，当射流抵达被冲击物体的壁面后，流体向四周沿壁面扩散。

随着科技日新月异的快速发展和工业化进程的不断加快，冲击射流已经广泛应用于材料、机械、航天、化工、电子等重点行业和关键领域，同时冲击射流也成为国内外学者研究的重要课题，并取得了丰硕的成果[2-10]。……