自激抖动射流形成与演变机理研究

流体的自激励低频抖动或非稳定流动是一种尚未被人们深刻认识与理解，但又普遍存在的客观自然现象。已有的研究与应用表明：抖动射流对过程工业中的燃烧器、多介质混合器与反应器的性能具有重要影响，不仅使燃烧器火焰稳定、而且可使NOx排放减少30-50%，使燃料消耗和CO2排放减少5%左右，其技术关键是燃烧器射流的抖动。.本课题将综合运用流动非稳定性理论、实验测量、流动可视化观察及图像分析处理、数值模拟等方法研究：(1)有无抖动状态下射流中拟序结构的形成与发展；(2)不同初始及边界条件对射流抖动过程和下游湍流混合的影响规律；(3)非圆形抖动射流的流动特性。.通过上述研究，弄清射流抖动的起因、形成机理及初始无旋射流发展成旋进动射流的内在原因，探索自激抖动射流形成的判据与控制准则。因此，本课题的研究对揭示自激抖动射流现象的内在本质及新型高效低污染燃烧器、高效混合反应器的设计与运行具有重要的科学与指导意义。

流体的自激低频连续性整体抖动运动是自然界存的一种自然现象，利用它可造福人类，也可造成危害。比如已有的实验研究与工业应用表明：射流自激抖动的存在使工业燃烧器火焰稳定、NOx排放减少30-50%、燃料消耗和CO2排放减少5%左右。但这种抖动现象至今尚未被人们深刻认识与理解。.米建春团队在自然科学基金（面上，55万元，2011-2013年）的支持下，综合运用了流动非稳定性理论、数值模拟、实验测量、流动可视化观察及图像分析处理等方法，详细研究了：(1)有无抖动状态下射流中拟序结构的形成与发展；(2)不同初始及边界条件对不同初始与边界条件对有无抖动运动存在的射流下游湍流混合的影响；(3)非圆形抖动射流的流动特性。.课题的研究不仅弄清了射流初始条件（雷诺数、喷嘴形状）对下游流动湍流混合的影响，而且揭示了射流抖动的机理。这个机理可描述为：由于喷嘴下游存在一足够大和足够长的圆形腔体，射流在受限腔体内卷席周围流体形成了围绕自身强烈旋转的二次流，初始无旋的射流为了平衡旋转的二次流最终将发展成与之反向的旋进动射流。另外，实现低频抖动运动的最佳喷嘴形状为三角形。这些结果对揭示自激抖动射流现象的内在本质和解释抖动射流燃烧器的高效低污染特性具有重要的科学指导意义。.过去三年在米教授的领导下，研究团队成员齐心协力、认真负责，使项目计划的研究工作得以顺利进行，不仅完成了预期的研究计划并且超额完成了预期目标（6篇SCI杂志论文， 5篇国内外会议及国内EI期刊论文）。到目前为止，共发表学术论文18篇，包括10篇SCI杂志论文、2篇EI杂志论文和2篇国内核心刊物文章，外加4篇国内、国际会议报告。另外，明后年还有望在国际SCI杂志上陆续发表2-3篇重要论文（已送审1篇，正在撰写的2篇）。