同轴喷管自由射流中的异质凝结特性
Abstract
尾迹云广泛出现在空中交通工具活动中, 为了描述尾迹云的形状、数密度以及尺寸分布等特性, 以同轴喷管为研究对象, 采用了基于求积矩方法的欧拉-欧拉法以及<italic>k</italic>-<italic>ω</italic> SST湍流模型对伴随异质凝结过程的同轴喷管自由射流进行数值模拟, 分析了尾迹云的形成机理以及凝结射流流场的流动特性, 并获取了尾迹云的特性参数. 结果表明, 颗粒在湍流扩散作用下, 颗粒的数密度在射流主体段与气相组分具有近似的扩散现象; 异质凝结过程中颗粒尺度增长剧烈, 消耗大量的水蒸气, 使得射流中水蒸气组分降低, 以及颗粒数密度分布与颗粒相体积分数的分布出现错位现象, 但水蒸气绝对含量小, 凝结放热最高仅将射流温度提高了<sc>0.5 K,</sc> 对射流发展的影响几乎可以忽略; 由于计算域内颗粒体积的增长率远远大于其缩小率, 冰晶颗粒不会在计算域内发生明显消逝, 而将在远离射流的大气中缓慢消亡; 计算域内的尾迹云形状随射流发展先呈圆环状, 再呈鸭梨状, 最后呈圆锥状, 其粒径分布从分散向集中发展, 最后呈近似正态分布, 粒径主要集中在<sc>0.8–2.0 μm,</sc> 该范围的颗粒约占尾迹云内颗粒的83%.