湍流偏移射流中的卷吸机制：基于湍流/非湍流界面（TNTI）特性的机理研究

　　本文通过大涡模拟（LES）研究高偏移比（H/d=5）湍流偏移射流的卷吸机制，聚焦湍流/非湍流界面（TNTI）动力学特性。研究发现附着前区域卷吸强度显著高于壁面射流区，且吞噬（engulfment）贡献不足2%，揭示"蚕食"（nibbling）是主导机制。该研究为强化混合效率的工程应用（如燃料喷射、海水淡化排放）提供了理论依据。

　　

Section snippets

Governing equations

大涡模拟（LES）中采用滤波函数对控制方程（即连续性方程和Navier-Stokes方程）进行滤波处理。本研究使用商业CFD软件FLUENT求解不可压缩控制方程，滤波后的控制方程可表述为：

?u_i/?x_i = 0,

?u_i/?t + ?(u_iu_j)/?x_j = ??[(p/ρ)δ_ij + τ_ij]/?x_j + ν?2u_i/?x_j?x_j,

其中u_i表示滤波速度矢量，t为时间，p为滤波压力，ρ为流体密度，ν为动力粘度。

Details of the mesh

图2展示了本仿真采用的网格划分方案。沿X轴采用1.002的网格生长率，共设置498个节点。为保证近壁区首层网格内尺度坐标Y?<1，底部壁面附近网格经过加密处理：Y轴首层网格厚度设为0.01mm，并在喷嘴出口处局部加密，该方向共布置441个节点；Z轴采用均匀网格分布。

Mean flow

平均流动特性（如衰减率与扩展率）与卷吸过程密切相关。本节通过分析偏移射流在附着前区域和壁面射流区的衰减率与扩展率，深入探究卷吸特性。

Turbulent/non-turbulent interface

上述平均流动特性表明附着前区域的卷吸强度显著高于壁面射流区，但其内在机制尚不明确。仅凭平均流动难以洞察卷吸细节，因此本研究从湍流/非湍流界面（TNTI）视角提出新见解。本节将重点分析TNTI的几何特性。

Conclusion

本研究采用大涡模拟（LES）对偏移比H/d=5、雷诺数Re=7500的湍流偏移射流进行仿真，使用962.2万网格单元，并通过LES_IQ指标和柯尔莫哥洛夫尺度验证网格分辨率，仿真结果与实验数据吻合。分别从平均流动和TNTI角度探究偏移射流卷吸机制，主要结论如下：

（此处接具体结论条目）