燃气射流的研究方法主要包括理论分析和试验两种途径,在具体问题的研究上,往往需要两种方法相互配合进行。
在燃气射流动力学发展的早期,除一些极其简单或被高度简化的射流问题可找到理论计算方法外,一般以试验为主来解决燃气射流流场的参数估计及其对流对物体与周围环境的作用。随着航空航天科技的发展,燃气射流问题已经到了急需解决的时候,迫使人们不得不在某些限定条件下经过大量简化,提出一些较为系统的工程计算方法,这往往会使计算精度降低,为弥补此缺陷,工程上往往需要辅以较多的试验对计算的结果进行修正,这种方法一般称为燃气射流的工程计算方法。随着计算机技术和计算流体力学的高度发展,燃气射流的某些问题已经可以用数值方法来计算求解,这使得求解问题的范围不断地扩大,而且计算的精度也在不断地提高。
目前燃气射流的研究方法主要是采用数值计算,所以采用合适的分析模型和数值方法研究更符合燃气射流实际情况的流场仍然是重要的研究课题。数值计算的优点在于能够获取整个流场各个位置处的流场参数,且研究成本较低;缺点在于仿真结果受计算模型影响较大,容易出现非物理结果。随着计算流体力学与计算机技术的发展,时至今日,针对复杂几何外形的燃气射流流场分析已经可以实现,对于受燃气射流影响的各壁面压强分布的计算精度已经能够满足工程需求。(www.daowen.com)
研究燃气射流的另一种方法是试验。该方法的好处是对于简单问题能够更为真实地反映实际情况;缺点在于成本较高,数据采集具有较大的局限性,且对于复杂问题有时难以通过试验反映实际情况。随着试验测试技术的发展,人们已经可以通过高精度传感器来实现对燃气射流参数(如温度、压力和噪声等)进行直接测量,同时,也可以采用如红外热像仪、光学测量等方法来实现对燃气射流的间接测量等。然而,对于燃气射流直接冲击的极端环境区域,准确的试验测量仍然存在着较大的挑战。
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