上游湍流强度对音速喷嘴流出系数的影响研究

来源：计量学报杂志2025年第3期北京时间：

作者：钱振宇, 崔骊水, 谢代梁, 夏馨卉, 徐雅

摘要：流出系数是表征音速喷嘴计量特性的关键参数，一般通过实流检定得到，但音速喷嘴检定条件和使用条件下的上游湍流强度存在差异，上游湍流强度对流出系数的影响机制及水平长期以来并不明确。采用Fluent软件对喉径为46.62、43.09、30.46、21.54、15.26 mm等5个音速喷嘴进行数值模拟。根据不同上游湍流强度下音速喷嘴喉部的流动参数分布，定量研究了上游湍流强度对音速喷嘴流动状态及流出系数的影响。结果表明：上游湍流强度对音速喷嘴喉部速度和密度分布产生影响。当上游湍流强度从1%上升至30%，音速喷嘴喉部的平均速度和密度均减小，流出系数最大下降0.013%。此外，不同喉径的音速喷嘴受上游湍流强度影响存在差异。音速喷嘴喉径越大，随上游湍流强度上升，其喉部靠近边界层区域的速度和密度下降越快，导致流出系数受上游湍流强度影响更为显著。

关键词：气体流量测量,音速喷嘴,流出系数,湍流强度,数值模拟

基金资助：中国计量科学研究院质量技术基础能力建设项目(ANL2208)