拉瓦尔喷管结构模式对超音速射流流动特性的影响

刘福海^1,2，朱荣^2,3，董凯³，魏光升³，李易霖³

1. 北京科技大学国家材料服役安全科学中心2. 北京科技大学流体与材料相互作用教育部重点实验室3. 北京科技大学冶金与生态工程学院

摘 要：首先对喷管内流动特性进行了研究,结果表明传统拉瓦尔喷管在喷管内部易形成大量明显的波系结构,抑制了超音速氧气射流的初始冲击效果,而利用特征线设计的曲线拉瓦尔喷管可有效解决该问题.其次,分析了不同供氧流量下,传统拉瓦尔喷管及曲线拉瓦尔喷管在高温条件下的射流马赫数分布、动压及射流卷吸特性.研究结果表明基于特征线法设计的曲线拉瓦尔喷管应用于转炉氧枪喷头时,可延长氧气射流核心段长度,增大氧气射流对熔池的搅拌能力,并提高氧气在熔池内的传质效果.

关键词：超音速射流;拉瓦尔管;激波;数值模拟;