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国内刊号：11-2190/TD
国际刊号：0253-9993
发布日期:
作者：陈长江, 刘勇, 魏建平, 汤积仁,
关键词：气体流场, 脉动频率, 膨胀比, 纹影试验, 密度场,
磨料气体射流的破岩情况决定于磨料加速效果，而气体流场的时空特征是决定磨料分布和加速的最重要因素。又根据膨胀比β（射流压力和环境压力的比值）会影响气体流场空间结构及脉动频率。因此，基于膨胀比β研究了超音速气体射流流场的时空演化规律。为研究气体射流流场时空特征，采用纹影试验获取了不同膨胀比下气体流场的灰度照片，并通过建立灰度值与密度值转换模型，计算了流场密度，得到了流场空间结构。又通过对纹影照片进行时域与频域转换，获取了流场频谱，得到了流场的脉动频率。结果表明：膨胀比β可显著影响超音速气体射流流场的空间结构及脉动强度。当膨胀比β=1时，气体射流处于完全膨胀状态，流场核心段没有明显的波节结构，气流密度变化平缓，脉动频率集中于100 Hz；随着膨胀比β增加至1.12时，超音速气流出现轻微的膨胀-压缩，气流密度沿射流轴线方向变化加剧，流场核心段出现明显波节结构，等速核长度较长，此时，流场脉动强，同时存在多个脉动主频率；继续增加膨胀比β至2时，气流密度沿射流轴线方向交替出现剧增、剧降，等速核长度快速衰减，但此时，流场的脉动受到抑制，脉动频率迅速减小。再继续增加膨胀比β，气体出喷嘴后，密度会迅速衰减为环境密度值，流场振荡性减弱，脉动频率再次稳定于100 Hz。
来源：2021年第12期
《煤炭学报》期刊编辑部
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