第5期 赵飞等：环境温度对超音速氧气射流特性影响的数值模拟 ·673· 程中引射环境气体导致的.氧气体积分数的模拟值 B]Sforza P M,Stasi W.Heated three-dimensional turbulent jets.J 与实测值的吻合度较高.高温环境条件与低温环境 Heat Transfer,1979,101(2):353 4]Lau J C,Morris P J,Fisher M J.Measurements in subsonic and 条件相比，氧气体积分数衰减趋势较为缓慢.这主 supersonic free jets using a laser velocimeter.J Fluid Mechs 要由两个方面原因导致的：一方面是高温环境下射 1979,93(1):1 流引射的环境气体量较少：另一方面是高温条件下， [5]Kapner J D,Li K,Larson R H.An experimental study of mixing 环境中氧气含量比低温环境中氧气含量要高（如表 phenomena of turbulent supersonic jets.Int Heat Mass Transfer, 2所示). 1970,13(5):932 [6]Sumi 1,Kishimoto Y,Kikuchi Y,et al.Effect of high-tempera- 4结论 ture field on supersonic oxygen jet behavior.ISIJ Int,2006,46 (9):1312 (1)高温环境条件与低温环境条件相比，超音 D]Menter F R.Two-equation eddyviscosity turbulence models for 速氧气射流的速度衰减受到抑制，射流核心段长度 engineering applications.AIAA J,1994,32(8):1598 得到延长. [8]Zhang D L.A Course in Computational Fluid Dynamics.Beijing (2)不同环境温度条件下，氧气射流的温度随 Higher Educiation Press,2010 (张德良.计算流体力学教程.北京：高等教育出版社，2010) 着氧气射流的扩散不断升高，最终趋于环境温度. Anderson J D Jr.Computational Fluid Dynamics.Yao Z H,Zhou (3)射流的压力分布趋势与射流速度分布趋势 Q,Translated.Beijing:Tsinghua University Press,2010 一致.数值模拟得到的射流速度、温度和压力结果 (Anderson J D Jr..计算流体力学入门.姚朝晖，周强，译.北 与实测值吻合度较高 京：清华大学出版社，2010) [10]Shen Y S,Li B W.Basis of Metallurgy Transfer Principle.Bei- jing:Metallurgical Industry Press,2000 参考文献 (沈颐身，李保卫.治金传输原理基础。北京：治金工业出版 Corrsin S,Uberoi M S.Further experiments on the flow and heat 社，2000) transfer in a heated turbulent air jet //National Advisory Commit- [11]Yuan Z F,Pan Y F.Oxygen Lance Technology for Steelmaking. tee for Aeronautics,1950,998:1865 Beijing:Metallurgical Industry Press,2007 2]Kataoka K,Takam T.Experimental study of eddy diffusion model (袁章福，潘贻芳.炼钢氧枪技术.北京：治金工业出版社， for heated turbulent free jets.A/ChE J,1977,23 (6):889 2007)第 5 期 赵 飞等: 环境温度对超音速氧气射流特性影响的数值模拟 程中引射环境气体导致的． 氧气体积分数的模拟值 与实测值的吻合度较高． 高温环境条件与低温环境 条件相比，氧气体积分数衰减趋势较为缓慢． 这主 要由两个方面原因导致的: 一方面是高温环境下射 流引射的环境气体量较少; 另一方面是高温条件下， 环境中氧气含量比低温环境中氧气含量要高( 如表 2 所示) ． 4 结论 ( 1) 高温环境条件与低温环境条件相比，超音 速氧气射流的速度衰减受到抑制，射流核心段长度 得到延长． ( 2) 不同环境温度条件下，氧气射流的温度随 着氧气射流的扩散不断升高，最终趋于环境温度． ( 3) 射流的压力分布趋势与射流速度分布趋势 一致． 数值模拟得到的射流速度、温度和压力结果 与实测值吻合度较高． 参 考 文 献 ［1］ Corrsin S，Uberoi M S． Further experiments on the flow and heat transfer in a heated turbulent air jet / / National Advisory Commit￾tee for Aeronautics，1950，998: 1865 ［2］ Kataoka K，Takam T． Experimental study of eddy diffusion model for heated turbulent free jets． AIChE J，1977，23( 6) : 889 ［3］ Sforza P M，Stasi W． Heated three-dimensional turbulent jets． J Heat Transfer，1979，101( 2) : 353 ［4］ Lau J C，Morris P J，Fisher M J． Measurements in subsonic and supersonic free jets using a laser velocimeter． J Fluid Mechs， 1979，93( 1) : 1 ［5］ Kapner J D，Li K，Larson Ｒ H． An experimental study of mixing phenomena of turbulent supersonic jets． Int J Heat Mass Transfer， 1970，13( 5) : 932 ［6］ Sumi I，Kishimoto Y，Kikuchi Y，et al． Effect of high-tempera￾ture field on supersonic oxygen jet behavior． ISIJ Int，2006，46 ( 9) : 1312 ［7］ Menter F Ｒ． Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications． AIAA J，1994，32( 8) : 1598 ［8］ Zhang D L． A Course in Computational Fluid Dynamics． Beijing: Higher Educiation Press，2010 ( 张德良． 计算流体力学教程． 北京: 高等教育出版社，2010) ［9］ Anderson J D Jr． Computational Fluid Dynamics． Yao Z H，Zhou Q，Translated． Beijing: Tsinghua University Press，2010 ( Anderson J D Jr． 计算流体力学入门． 姚朝晖，周强，译． 北 京: 清华大学出版社，2010) ［10］ Shen Y S，Li B W． Basis of Metallurgy Transfer Principle． Bei￾jing: Metallurgical Industry Press，2000 ( 沈颐身，李保卫． 冶金传输原理基础． 北京: 冶金工业出版 社，2000) ［11］ Yuan Z F，Pan Y F． Oxygen Lance Technology for Steelmaking． Beijing: Metallurgical Industry Press，2007 ( 袁章福，潘贻芳． 炼钢氧枪技术． 北京: 冶金工业出版社， 2007) · 376 ·