Self-similar properties of decelerating turbulent jets
Self-similar properties of decelerating turbulent jets
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减速湍流射流的自相似特性
DOI：
10.1017/jfm.2017.600
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发表时间：
2017
影响因子：
3.7
通讯作者：
Shin D
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Shin D
采用直接数值模拟的方法研究了减速湍流圆射流中的流动。模拟初始化的流场从一个统计稳定的湍流射流。在停止流入时，减速波通过射流，在其后面的速度场朝着一个新的统计不稳定的自相似状态演变。非定常自相似行为的假设导致有关的中心线平均轴向速度的演变和速度统计的径向剖面的形状的分析关系。这些预测和模拟数据之间的一致性支持使用自相似性的假设。预计平均径向速度反转的方向附近的射流中心线的减速波通过，有助于约三倍增加的归一化质量夹带率。平均轴向速度分布的形状在整个减速瞬态中经历了相对较小的变化，并且该观察结果提供了直接证据来支持先前的模型，该模型假设平均轴向速度分布以及在某些情况下射流扩散角在不稳定射流内保持近似恒定。
The flow in a decelerating turbulent round jet is investigated using direct numerical simulation. The simulations are initialised with a flow field from a statistically stationary turbulent jet. Upon stopping the inflow, a deceleration wave passes through the jet, behind which the velocity field evolves towards a new statistically unsteady self-similar state. Assumption of unsteady self-similar behaviour leads to analytical relations concerning the evolution of the centreline mean axial velocity and the shapes of the radial profiles of the velocity statistics. Consistency between these predictions and the simulation data supports the use of the assumption of self-similarity. The mean radial velocity is predicted to reverse in direction near to the jet centreline as the deceleration wave passes, contributing to an approximately threefold increase in the normalised mass entrainment rate. The shape of the mean axial velocity profile undergoes a relatively small change across the deceleration transient, and this observation provides direct evidence in support of previous models that have assumed that the mean axial velocity profile, and in some cases also the jet spreading angle, remain approximately constant within unsteady jets.
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