王小偉, 張智慧, 王 嫻

(西安交通大學(xué)航天航空學(xué)院, 機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與振動(dòng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室; 陜西省先進(jìn)飛行器服役環(huán)境與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 陜西西安 710049)

引言

飛行器結(jié)冰是一種常見的氣象危害現(xiàn)象[1-2]. 飛機(jī)結(jié)冰不僅增加飛機(jī)的負(fù)載, 還會(huì)改變飛機(jī)的氣動(dòng)外形, 導(dǎo)致飛行器升力下降, 阻力上升, 嚴(yán)重影響飛機(jī)的操控性和飛行安全, 甚至?xí)斐娠w機(jī)墜毀等重大事故, 因此飛機(jī)必須配備防除冰系統(tǒng)[3-4]. 目前常用的防除冰技術(shù)有其固有的缺點(diǎn), 如化學(xué)防除冰技術(shù)對(duì)環(huán)境不友好, 機(jī)械防除冰和熱氣防除冰管線復(fù)雜, 增加飛行負(fù)載. 合成射流技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展[5-8], 以其結(jié)構(gòu)簡單、 易于控制、 及零質(zhì)量射流的特點(diǎn), 為發(fā)展新一代防除冰技術(shù)提供了新的方法.

1992年佐治亞理工的Smith等[9]， Glezer等[10]首先發(fā)明了單腔合成射流器. 在此基礎(chǔ)上, 羅振兵等發(fā)明了單膜雙腔合成射流器[11-14], 實(shí)現(xiàn)了合成射流激勵(lì)器能量倍增, 同時(shí)解決了單腔激勵(lì)器振動(dòng)膜兩側(cè)壓力不匹配時(shí)壓潰的問題, 拓展了激勵(lì)器的應(yīng)用范圍. 合成射流技術(shù)防除冰應(yīng)用方面, Nagappan等[15]首次提出結(jié)冰環(huán)境中, 在平板下布置成排合成射流激勵(lì)器進(jìn)行防除冰的方案, 并通過數(shù)值模擬方法對(duì)不同結(jié)冰狀態(tài)下防除冰效果進(jìn)行研究, 給出合成射流激勵(lì)器針對(duì)平板的防除冰特性. 蔣浩等[16]采用Euler氣液兩相模型和Euler壁面液膜數(shù)值模型, 研究了低速來流條件下, 在內(nèi)部安裝熱合成雙射流激勵(lì)器的機(jī)翼前緣過冷液滴的撞擊特性. 結(jié)果表明, 合成雙射流激勵(lì)器的主動(dòng)控制, 阻擋了機(jī)翼前緣等積冰重點(diǎn)防護(hù)區(qū)域內(nèi)的水滴撞擊, 從而大幅降低了這些區(qū)域的結(jié)冰強(qiáng)度. Jin等[17]建立了合成射流器除霜實(shí)驗(yàn)系統(tǒng), 對(duì)單個(gè)液滴的結(jié)冰過程, 以及合成射流激勵(lì)器除霜過程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究, 結(jié)果表明合成射流激勵(lì)器在抑制結(jié)冰形成及除霜方面具有良好的效果. 楊升科等[18]提出一種電加熱與合成射流激勵(lì)器復(fù)合式防冰方法, 通過實(shí)驗(yàn)研究了電加熱與合成射流復(fù)合防冰的性能. 結(jié)果表明復(fù)合式防冰系統(tǒng)在結(jié)冰氣象條件下, 不僅能夠保持機(jī)翼前緣不結(jié)冰, 還能消除機(jī)翼后表面的冰脊. 目前文獻(xiàn)大多局限于合成射流技術(shù)對(duì)于平板和機(jī)翼防除冰效果研究, 考慮的環(huán)境影響因素對(duì)激勵(lì)器特性影響比較單一, 缺乏結(jié)冰環(huán)境中各影響因素對(duì)激勵(lì)器工作特性綜合影響的研究.

文章采用數(shù)值模擬方法, 研究飛行結(jié)冰環(huán)境因素來流速度、 過冷液滴含量、 過冷液滴直徑對(duì)熱合成雙射流激勵(lì)器工作特性的影響, 獲得了激勵(lì)器在飛行結(jié)冰環(huán)境中工作特性變化規(guī)律, 為熱合成雙射流激勵(lì)器防冰裝置設(shè)計(jì)及防除冰實(shí)驗(yàn)研究提供參考.

1 計(jì)算模型與數(shù)值方法

1.1 物理問題描述

本文建立如圖1所示的飛行結(jié)冰環(huán)境中熱合成雙射流激勵(lì)器物理模型. 包含加熱模塊的合成雙射流激勵(lì)器, 置于含過冷液滴的低溫流場中, 雙射流激勵(lì)器的結(jié)構(gòu)尺寸及工作參數(shù)來自文獻(xiàn)[12], 如表1所示. 激勵(lì)器振動(dòng)膜的往復(fù)振動(dòng), 對(duì)激勵(lì)器腔體周圍流體產(chǎn)生周期性交替吹吸的流動(dòng)擾動(dòng), 進(jìn)而產(chǎn)生零質(zhì)量射流. 整個(gè)過程無需引入額外流體源.

圖1 熱合成雙射流激勵(lì)器在結(jié)冰環(huán)境中工作物理模型

表1 雙射流激勵(lì)器結(jié)構(gòu)及工作參數(shù)表[12]

1.2 計(jì)算模型

根據(jù)圖1所示物理模型, 建立雙射流激勵(lì)器計(jì)算模型如圖2所示, 計(jì)算模型為包含外部流場邊界的長方形區(qū)域, 高h(yuǎn)=300 mm, 寬l=420 mm. 通過激勵(lì)器振動(dòng)膜邊界同時(shí)左右周期性位移, 模擬雙射流激勵(lì)器工作過程.

圖2 熱合成雙射流激勵(lì)器計(jì)算模型圖

同時(shí)為分析流場特征, 在計(jì)算域中設(shè)置以下監(jiān)測點(diǎn):A(-3.5, 1.5)，C(3.5, 1.5)，D(0, 6)，E(0, 10)，H(-12.5, -23)，I(12.5, -23), 其位置分布如圖3所示. 合成雙射流激勵(lì)器的左右腔分別命名為Q1,Q2腔. 以上各點(diǎn)以O(shè)(0, 0)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn).

圖3 熱合成雙射流激勵(lì)器出口監(jiān)測點(diǎn)

1.3 計(jì)算工況

本文研究了結(jié)冰環(huán)境因素中來流速度V∞, 平均液滴直徑MVD, 平均液滴含量LWC對(duì)激勵(lì)器流場特性及溫度分布特性的影響, 建立了3組對(duì)比工況, 工況參數(shù)如表2所示, 對(duì)于各工況, 加熱模塊的加熱功率P為8 W.

表2 工況計(jì)算參數(shù)表

1.4 數(shù)值方法

本文計(jì)算采用商業(yè)軟件FLUENT, 計(jì)算涉及連續(xù)相氣體流場及離散相液滴兩部分. 連續(xù)相氣體采用Euler方法, 求解N-S方程組, 采用PISO算法, 對(duì)流項(xiàng)采用QUICK格式離散, 擴(kuò)散項(xiàng)采用2階中心差分. 此外, 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果[12], 激勵(lì)器內(nèi)部及出口處于湍流狀態(tài). 對(duì)于湍流模型的選擇, 楊升科等[18]對(duì)采用不同湍流模型模擬合成射流器流場的適用性進(jìn)行了研究, 證明SSTk-ω模型具有更好的準(zhǔn)確性, 因此本文選擇SSTk-ω模型, 離散相采用DPM模型, 對(duì)各粒子軌跡及能量交換進(jìn)行捕捉. 離散項(xiàng)控制方程如下:

液滴運(yùn)動(dòng)方程為

其中,τp為液滴的松弛時(shí)間

Re為相對(duì)Reynolds數(shù);up為液滴相的速度(m/s);u為連續(xù)相流體的速度(m/s);ρp為過冷液滴密度(kg/m3);F為外力項(xiàng), 包括過冷液滴所受重力、 Staffman升力;Cd為曳力系數(shù). 其中下標(biāo)p表示過冷液滴.

液滴換熱方程為

其中,mp為過冷液滴質(zhì)量(kg)；Tp為液滴相的局部溫度(K)；θR為連續(xù)相氣體表面溫度(K);TR為過冷液滴表面溫度(K);Cp為液滴比熱, 單位J/(kg·℃);Ap為液滴表面積(m2);h為對(duì)流換熱系數(shù), 單位W/(m2·K4);εp為粒子發(fā)射率;σ為Stefan Boltzmann常數(shù). 其中下標(biāo)R表示物理表面.

流場初始條件為, 初始速度U0=V0=0 m/s, 初始?jí)毫0=P∞=1.01×105Pa, 初始溫度T0=T∞=248 K; 激勵(lì)器固體壁面速度為0, 溫度恒定為674 K, 對(duì)液滴作用采用Reflect模型; 內(nèi)部加熱模塊采用恒功率加熱, 加熱功率為8 W, 腔體內(nèi)初始溫度為674 K.

模型上邊界為包含過冷液滴的來流入口邊界, 來流方向垂直上邊界向下, 入口溫度、 液滴濃度、 過冷液滴直徑等參數(shù)見表2. 下邊界為流場出口, 液滴在出口采用Escape模型, 即液滴到達(dá)底部邊界后被去除; 模型左右兩邊界為滑移壁面, 液滴采用Reflect模型, 即液滴到達(dá)左右邊界時(shí)反彈回流場.

在激勵(lì)器振動(dòng)膜的兩側(cè), 采用UDF方式添加相同的位移邊界, 如下式[19]. 應(yīng)用動(dòng)網(wǎng)格方法, 實(shí)現(xiàn)激勵(lì)器振動(dòng)膜在左右兩腔往復(fù)移動(dòng), 模擬合成雙射流器的工作狀態(tài). 振動(dòng)膜位移方程為

其中, 振動(dòng)膜振動(dòng)幅值Δ=0.7 mm, 單側(cè)振幅為0.35 mm; 振動(dòng)膜直徑D=46 mm; 振動(dòng)膜對(duì)液滴作用采用Reflect模型; 振動(dòng)膜頻率f=500 Hz,因此激勵(lì)器工作周期τ0=0.002 s.

1.5 網(wǎng)格生成

本文建立了如圖4所示的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格, 計(jì)算域網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)總數(shù)量3×105. 為了滿足湍流計(jì)算模型(SSTk-ω)對(duì)邊界層無量綱壁面距離y+<1的要求, 邊界層處第1層網(wǎng)格尺寸為5.5×10-6m. 非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格適于復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)且對(duì)動(dòng)網(wǎng)格方法具有較好的適應(yīng)性.

圖4 雙射流激勵(lì)器出口區(qū)域網(wǎng)格

2 數(shù)值驗(yàn)證

為保證數(shù)值計(jì)算的準(zhǔn)確性, 基于文獻(xiàn)[12]實(shí)驗(yàn)中的激勵(lì)器狀態(tài)參數(shù)(見表1), 對(duì)靜態(tài)流場中合成雙射流激勵(lì)器的工作過程進(jìn)行模擬, 將計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)[12]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較. 圖5為單個(gè)工作周期內(nèi), 雙射流激勵(lì)器出口A，C點(diǎn)的y方向速度分量V的值,τ0為單個(gè)工作周期.規(guī)定沿y軸正方向速度V為正.

(a) Velocity of point A

在速度變化趨勢基本符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上, 對(duì)兩出口總的動(dòng)量變化量作誤差分析, 檢測點(diǎn)A,C處數(shù)值計(jì)算總動(dòng)量值與實(shí)驗(yàn)獲得總動(dòng)量值的差ΔIA, ΔIC為

其中,IAi,ICi為監(jiān)測點(diǎn)模擬計(jì)算的總動(dòng)量值,IAe,ICe監(jiān)測點(diǎn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果總動(dòng)量值,VAi為A點(diǎn)數(shù)值模擬得到的速度值,VAe為A點(diǎn)實(shí)驗(yàn)得到的速度值,VCi為C點(diǎn)數(shù)值模擬得到的速度值,VCe為C點(diǎn)實(shí)驗(yàn)得到的速度值,A,C點(diǎn)數(shù)值計(jì)算動(dòng)量與實(shí)驗(yàn)結(jié)果總動(dòng)量的相對(duì)誤差ΔEA, ΔEAC為

3 計(jì)算結(jié)果及分析

壓電式熱合成雙射流激勵(lì)器經(jīng)過多個(gè)周期后,工作特性呈現(xiàn)穩(wěn)定周期變化, 即達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài). 本小節(jié)均為激勵(lì)器達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)后的結(jié)果.

3.1 來流速度對(duì)激勵(lì)器工作特性的影響

3.1.1 不同來流速度下的流場特性

圖6為V∞=-3， -6, 10 m/s條件下,t=0.75τ0時(shí)刻的流線及壓力分布圖.τ0為單個(gè)工作周期,t=0.75τ0時(shí)激勵(lì)器左腔為射出流, 右腔為吸入流, 且速度值均達(dá)到最大. 當(dāng)來流V∞=-3 m/s時(shí), 熱合成雙射流激勵(lì)器的射流及射流渦受到吸程腔體的負(fù)壓吸引, 向激勵(lì)器中心偏轉(zhuǎn), 在熱合成雙射流激勵(lì)器出口形成射流融合區(qū). 并且射流渦在合成射流融合區(qū)內(nèi)演化耗散, 不向激勵(lì)器兩側(cè)脫落, 雙射流激勵(lì)器兩側(cè)流場呈層流狀態(tài). 當(dāng)來流V∞=-6， -10 m/s 時(shí), 壓電式熱合成雙射流激勵(lì)器兩腔的射流及射流渦由于來流的作用, 克服吸程腔體的負(fù)壓吸引, 向遠(yuǎn)離中心偏轉(zhuǎn), 沿著熱合成雙射流激勵(lì)器側(cè)壁脫落, 受外流場和側(cè)壁面的作用向下演化發(fā)展, 在熱合成雙射流激勵(lì)器兩側(cè)形成渦旋擾動(dòng)區(qū).

(a) V∞=-3 m/s

圖7為激勵(lì)器出口A,C兩點(diǎn)單個(gè)工作周期內(nèi)的速度值. 結(jié)果表明, 隨著來流速度的增大, 激勵(lì)器出口最大射流速度值逐漸減小, 而吸入的速度值逐漸增大.

(a) Velocity of point A

圖8為激勵(lì)器中線上D,E兩點(diǎn)單周期內(nèi)速度值. 當(dāng)來流V∞=-3 m/s時(shí),D點(diǎn)位于出口合成射流融合區(qū)內(nèi), 由于受到融合區(qū)內(nèi)射流及旋渦的影響,D點(diǎn)的速度呈類正弦.E點(diǎn)處于融合區(qū)外, 其速度主要受到遠(yuǎn)場來流的影響, 速度基本不變. 當(dāng)來流V∞=-6, -10 m/s時(shí), 激勵(lì)器出口未形成合成射流融合區(qū),D,E點(diǎn)速度主要受遠(yuǎn)場來流的影響, 其速度基本不變.

(a) Velocity of point D

3.1.2 不同來流速度下的速度特性

圖9為在不同來流速度下,t=0.75τ0時(shí)刻熱合成雙射流激勵(lì)器溫度場云圖. 當(dāng)來流V∞=-3 m/s時(shí), 由于在激勵(lì)器出口產(chǎn)生射流融合, 形成熱合成射流區(qū), 因此在激勵(lì)器前端產(chǎn)生溫度保護(hù)區(qū). 當(dāng)來流V∞=-6, -10 m/s時(shí), 射流渦遠(yuǎn)離激勵(lì)器中心線移動(dòng), 向兩側(cè)脫落, 激勵(lì)器兩側(cè)形成旋渦換熱區(qū), 兩側(cè)產(chǎn)生較大范圍加熱區(qū).

(a) V∞=-3 m/s

圖10 為不同來流速度下, 流場中A,D，I點(diǎn)的單周期內(nèi)溫度值, 當(dāng)V∞=-3 m/s時(shí),A點(diǎn)的溫度始終高于273 K, 說明此時(shí)A點(diǎn)處于熱合成雙射流激勵(lì)器出口穩(wěn)定熱保護(hù)區(qū)內(nèi). 當(dāng)V∞=-6， -10 m/s時(shí),A點(diǎn)溫度在吹程時(shí)高于273 K, 處于加熱狀態(tài), 吸程時(shí)很快降至環(huán)境溫度, 說明雙射流激勵(lì)器出口區(qū)未形成穩(wěn)定熱保護(hù)區(qū). 當(dāng)V∞=-3 m/s 時(shí),D點(diǎn)的溫度始終高于273 K, 此時(shí)D點(diǎn)處于熱合成雙射流激勵(lì)器出口熱保護(hù)區(qū)內(nèi). 當(dāng)V∞=-6, -10 m/s時(shí), 出口未形成熱保護(hù)區(qū), 且沒有被激勵(lì)器射流加熱, 所以D點(diǎn)的溫度始終為環(huán)境溫度248 K.

(a) Temperature of point A

在圖10所示的I點(diǎn)單周期內(nèi)溫度中, 由于當(dāng)V∞=-6, -10 m/s時(shí)射流渦脫落, 在熱合成雙射流激勵(lì)器兩側(cè)形成旋渦換熱區(qū), 此狀態(tài)I點(diǎn)的溫度大于V∞=-3 m/s時(shí)的溫度, 說明此時(shí)激勵(lì)器射流主要加熱激勵(lì)器兩側(cè)的區(qū)域.

3.1.3 不同來流速度下的液滴分布特性

圖11為不同來流速度下,t=0.75τ0時(shí)刻流場過冷液滴質(zhì)量濃度CON(kg/m3)分布圖. 結(jié)果表明, 不同來流速度下, 在激勵(lì)器出口, 由于流體的減速效應(yīng), 會(huì)形成過冷液滴富集區(qū). 當(dāng)來流V∞=-3 m/s時(shí), 由于激勵(lì)器出口形成合成射流及射流渦融合區(qū), 射流渦的擾動(dòng)使出口富集區(qū)液滴濃度呈現(xiàn)隨機(jī)分布. 當(dāng)來流V∞=-6, -10 m/s時(shí), 激勵(lì)器出口未形成射流融合, 液滴富集區(qū)內(nèi)過冷液滴的濃度, 從出口沿著射流方向逐漸增加, 同時(shí)在激勵(lì)器出口區(qū)域, 形成液滴進(jìn)出激勵(lì)器的通道, 此通道內(nèi)液滴含量相對(duì)較低.

(a) V∞=-3 m/s

圖12為流場中D點(diǎn)單周期內(nèi)液滴質(zhì)量濃度值, 來流V∞=-3 m/s時(shí), 由于激勵(lì)器出口合成射流及射流渦融合區(qū)的存在, 使D點(diǎn)的液滴濃度較大, 且呈震蕩變化.V∞=-6, -10 m/s時(shí),D的液滴濃度基本恒定, 且小于V∞=-3 m/s時(shí)的值.

圖12 不同來流速度下流場中D點(diǎn)單周期內(nèi)液滴質(zhì)量濃度

激勵(lì)器工作時(shí), 流場中的液滴是否進(jìn)入激勵(lì)器腔體內(nèi)部, 是激勵(lì)器應(yīng)用時(shí)關(guān)注的重要問題.

圖13為激勵(lì)器的腔體Q1內(nèi)單個(gè)周期液滴的總質(zhì)量濃度值, 來流V∞=-3 m/s時(shí), 由于射流融合區(qū)的阻隔作用, 使激勵(lì)器腔體內(nèi)的液滴濃度很小, 呈現(xiàn)震蕩變化, 周期內(nèi)液滴的總質(zhì)量濃度基本不變, 說明進(jìn)入腔體內(nèi)過冷液滴與射出以及蒸發(fā)的過冷液滴量相等; 來流V∞=-6, -10 m/s時(shí)不存在射流融合區(qū)的情況下, 過冷液滴會(huì)不斷進(jìn)入腔體內(nèi), 隨著來流速度增加, 進(jìn)入腔體液滴質(zhì)量增加得越快.

圖13 不同來流速度下激勵(lì)器Q1腔體單周期內(nèi)總液滴質(zhì)量濃度

3.2 液滴直徑對(duì)激勵(lì)器工作特性的影響

3.2.1 不同液滴直徑下的速度特性

圖14， 15為不同液滴直徑下流場中各點(diǎn)單周期內(nèi)的速度圖. 結(jié)果表明, 環(huán)境中過冷液滴含量較低, 且液滴直徑較小, 液滴直徑對(duì)壓電式熱合成激勵(lì)器流場周期性速度輸出特性影響不大, 不同液滴直徑條件下各點(diǎn)的速度差值小于8%, 因此液滴含量對(duì)壓電式熱合成雙射流激勵(lì)器流場速度特性的影響在實(shí)際防除冰的工程應(yīng)用中可以忽略不計(jì).

圖14 不同液滴直徑下流場中C點(diǎn)單周期內(nèi)速度

圖15 不同液滴直徑下流場中D點(diǎn)單周期內(nèi)速度

3.2.2 不同液滴直線下的溫度特性

圖16為激勵(lì)器出口C點(diǎn)的單周期內(nèi)溫度值, 相同液滴含量下, 過冷液滴被熱射流加熱時(shí), 環(huán)境中過冷液滴粒徑越小, 過冷液滴比表面積越大, 傳熱面積大, 過冷液滴吸熱更充分, 出口射流中過冷液滴蒸發(fā)帶走的熱量就越大, 導(dǎo)致激勵(lì)器出口射流溫度越低.

圖16 不同液滴直徑下流場中C點(diǎn)單周期內(nèi)溫度

圖17為激勵(lì)器側(cè)面H點(diǎn)的單周期內(nèi)溫度值, 不同液滴直徑下, 單周期內(nèi)H點(diǎn)溫度呈隨機(jī)變化. 分析原因, 激勵(lì)器兩側(cè)的溫度, 主要受渦旋流場對(duì)流換熱的影響, 而在旋渦場內(nèi), 過冷液滴運(yùn)動(dòng)由于旋渦流場的擾動(dòng)是不均勻且不規(guī)律的, 溫度呈不規(guī)律性.

圖17 不同液滴直徑下流場中H點(diǎn)單周期內(nèi)溫度

3.3 過冷液滴含量對(duì)激勵(lì)器工作特性的影響

由于環(huán)境中過冷液滴含量較低, 過冷液滴含量對(duì)壓電式熱合成雙射流激勵(lì)器流場周期性速度輸出特性影響不大.

圖18為激勵(lì)器出口C點(diǎn)單周期內(nèi)的溫度圖, 隨著環(huán)境中過冷液滴含量增加, 激勵(lì)器出口射流溫度逐漸變小. 其主要原因是, 隨著環(huán)境中過冷液滴濃度增加, 出口射流中由于過冷液滴的蒸發(fā)帶走的熱量增大, 射流溫度降低.

圖18 不同液滴含量下流場中C點(diǎn)單周期內(nèi)溫度

圖19為激勵(lì)器側(cè)面H點(diǎn)單周期內(nèi)的溫度圖, 結(jié)果說明不同液滴含量下, 單周期內(nèi)H點(diǎn)溫度呈隨機(jī)變化, 沒有十分明顯的規(guī)律, 其原因是, 激勵(lì)器兩側(cè)的溫度, 主要受旋渦流場對(duì)流換熱的影響, 而在旋渦場內(nèi), 過冷液滴分布由于旋渦的擾動(dòng)是不均勻的, 因此過冷液滴含量對(duì)激勵(lì)器側(cè)面熱保護(hù)區(qū)內(nèi)的溫度分布呈隨機(jī)性變化.

圖19 不同液滴含量下流場中H點(diǎn)單周期內(nèi)溫度

4 結(jié)論

本文研究了飛行結(jié)冰環(huán)境條件下, 壓電式熱合成雙射流激勵(lì)器工作特性, 獲得了結(jié)冰環(huán)境因素對(duì)壓電式熱合成雙射流激勵(lì)器出口射流速度、 溫度等性能的影響規(guī)律, 主要結(jié)論如下:

(1)來流速度較小時(shí), 雙射流激勵(lì)器出口形成射流融合區(qū)及熱保護(hù)區(qū), 阻隔環(huán)境中過冷液滴進(jìn)入激勵(lì)器腔體. 來流速度較大時(shí), 射流渦向激勵(lì)器兩側(cè)脫落, 在激勵(lì)器兩側(cè)形成擾動(dòng)加熱區(qū), 液滴會(huì)不斷進(jìn)入激勵(lì)器腔體.

(2)當(dāng)雙射流激勵(lì)器出口存在射流融合區(qū)時(shí), 進(jìn)出激勵(lì)器腔體內(nèi)的過冷液滴最終達(dá)到平衡狀態(tài), 腔體內(nèi)液滴質(zhì)量濃度不再增加. 當(dāng)雙射流激勵(lì)器出口未形成合成射流融合區(qū)時(shí), 隨著來流速度增加, 進(jìn)入激勵(lì)器腔體內(nèi)液滴總質(zhì)量越大.

(3)過冷液滴直徑、 過冷液滴含量對(duì)雙射流激勵(lì)器的速度特性影響不大. 隨過冷液滴直徑減小, 及冷液滴含量增加, 液滴蒸發(fā)吸收的熱量增加, 激勵(lì)器出口射流溫度降低.