Multi-Component High Aspect Ratio Turbulent Jets Issuing from Non-Planar Nozzles
从实际的流动几何形状的浮力气体分散的物理学的基本见解是必要的，以准确地预测与氢气流出事故泄漏和相关的可燃性信封流结构。以氦气为实验介质，采用粒子图像测速（PIV）和平面激光诱导荧光（PLIF）技术对圆管侧壁大长径比狭缝中的湍流浮力射流进行了实验研究。在这项研究中，考虑了两个槽的纵横比为10。浮力，不对称性，射流密度和雷诺数对所产生的流动结构的影响进行了研究，在垂直和水平方向。显着的差异被发现之间的演变，目前现实的射流从曲面和那些传统的大展弦比射流起源于平面。这些现实的管道泄漏代表射流被发现沿射流流向轴偏转。结果发现，纵横比的增加导致的偏转角，射流中心线衰减率和宽度增长的速度和标量场相比，他们的非平面圆形射流同行的减少，最显着的是在远场。
2018-11-27 physics.flu-dyn
Computational and reduced-order modelling of elastic wave-driven impulse enhancement in pulsed jets through passively flexible nozzles
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；University of Birmingham（伯明翰大学）
本研究通过三维双向流-结构相互作用模拟，探讨了柔性喷嘴中弹性波传播和能量交换，发现喷嘴柔度增加会减缓变形波速度，从而延长喷嘴扩张阶段，增强喷射混入和弹性能量储存，同时抑制早期剪切层卷涡形成，最终提升总水动力冲击量。
2026-08-12 physics.flu-dyn
Effect of Nozzle Curvature on Supersonic Gas Jets Used in Laser-Plasma Acceleration
缩放喷管产生的超音速气体射流是激光等离子体加速实验中常用的靶。这些目标的一个主要兴趣点是相互作用区域的气体密度，在该区域中，激光电离气体羽流以产生等离子体，从而提供加速结构。在这个相互作用区域调整密度分布是LPA优化的关键。在该相互作用线处期望“平顶”密度分布以控制激光传播和高能电子加速，而短的高密度分布通常优选用于加速较低能量的紧密聚焦的激光-等离子体相互作用。一个特殊的设计参数是喷嘴的扩张部分的曲率。我们研究了三种不同曲率的喷嘴设计：凹“钟”，直锥形和凸“喇叭”喷嘴。我们证明，在毫米级的距离从喷嘴出口，喇叭和直喷嘴，如果优化，产生“平顶”密度分布，而钟形喷嘴创建具有较高密度的气体的集中区域。导出了喇叭形喷管的优化方法，并与直喷管的优化方法进行了比较。我们发现，喇叭形喷嘴，通过其曲率提供一个额外的控制参数，是更通用的创建平顶轮廓和其优化过程是更精细的直喷嘴和直喷嘴优化过程相比。我们提出了不同的喷嘴设计的计算流体动力学（CFD）与程序ANSYS Fluent进行模拟的结果，并使用中性密度干涉法进行实验验证。
2021-09-15 physics.acc-ph physics.app-ph physics.flu-dyn
Analysis and prediction of noise from installed subsonic chevron jets
本研究通过实验和模型预测，分析了锯齿对安装亚音速喷流噪声的影响，发现锯齿增强低频噪声放大，并验证了散射模型的有效性。
2025-10-16 physics.flu-dyn
Linear dynamics of over-expanded annular supersonic jets
本文研究过膨胀环形超声速射流的第一方位角模态，揭示内外两层 Kelvin-Helmholtz 波及 guided-jet 模态的稳定性差异，并利用简化基流分析 NPR 对波动动力学的影响。
2024-09-26 physics.flu-dyn
Mist Flow Visualization for Round Jets in Aerosol Jet Printing
利用作为光散射粒子的微小水滴，可以使用Aerosol Jet（R）直写系统来可视化圆形微射流的雾流模式。可视化图像显示，对于射流雷诺数Re <600，尤其是D = 0.3 mm或更小，层流雾射流似乎延伸到喷嘴孔口直径D的20倍以上。D = 0.15 mm），对于Re <600和Re~1500，层流准直雾流可保持在距喷嘴20 xD内的40 xD。与较大射流相关的雾流的层流部分（例如，对于Re <600，D = 1.0 mm）由于粘性扩散而趋于表现出明显的逐渐变宽。对于自由射流，它们的击穿长度-从喷嘴的距离，从层流过渡到湍流雾流发生的信号的雾流的迅速扩大的开始-示出随着Re的增加而减少。冲击壁的存在往往会阻止湍流的发展，即使当壁被放置在下游的自由射流崩溃长度为一个给定的Re。冲击射流产生湍流的临界雷诺数随喷距S的减小而增大。当S = 12 mm时，当Re> 4000时，D = 1.0 mm的冲击射流的雾流仍保持层流状态。
2018-10-06 physics.flu-dyn
Steady collision of two jets issuing from two axially symmetric channels
在经典的综述（第16.2章，{ \it Mathematics in industrial problem}，Vol.24，Springer-Verlag，New York，1989）中，A. Friedman提出了一个关于两个不可压缩射流从两个轴对称喷管中喷出的碰撞的公开问题。本文研究了这一碰撞问题的数学理论，建立了同轴轴对称喷嘴射流碰撞的适定性理论。更精确地说，我们证明了对于两个喷管中的任意给定的质量流量$M_1>0$和$M_2<0$，存在一个不可压缩的、无粘的、具有接触不连续性的冲击射流，它从两个给定的半无限长的轴对称喷管中喷出并延伸到无穷远。冲击射流的定压自由流面从两喷嘴口部平滑起始，收缩为渐近锥面。在两个不可压缩流体之间存在一个光滑表面，在该表面上存在接触间断。此外，我们还证明了流场及其封闭性中除了对称轴上的一个点外，不存在驻点。得到了冲击射流在上游和下游的渐近行为以及自由流面的几何性质。本文的主要结果解决了文献[24]中两不可压轴对称射流碰撞的公开问题。
2021-01-16 math.AP physics.flu-dyn
Mach-disk formation and shock-structure transitions in underexpanded coflowing jets
Auburn University（奥本大学）
本文研究欠膨胀同流射流的激波结构，发现同流会使马赫盘缩小消失，转变的NPR随同流速度比增大，且可通过含非均匀压力边界条件的特征线法复现，还能线性延长首个激波胞。
2026-08-20 physics.flu-dyn
Study of parameters affecting the cooling capacity of liquid jets by using OpenFoam as tool to solve the inverse heat transfer problem
本研究通过实验结合OpenFoam中基于共轭梯度法的新型三维逆传热求解器，探究射流介质、油浓度、板材参数等对液体射流冷却能力的影响，验证了求解器有效性并发现不同板材润湿扩展的意外结果。
2024-03-12 physics.flu-dyn
Transition to elasto-capillary thinning dynamics in viscoelastic jets
该研究使用Basilisk代码首次完整模拟了粘弹性射流的射流与破裂过程，通过FENE-P本构方程和对数构象变换，系统探究了喷嘴内部流动、初始轴向动量及聚合物链可伸展性对射流细化动力学和破裂特性的影响。
2023-12-11 physics.flu-dyn
Turbulent Mixing Dynamics of Under-Expanded Hydrogen Jets in Propulsion Systems
本研究通过高保真大涡模拟研究欠膨胀氢射流的混合特性，验证了数值方法，并比较了不同压力比和喷嘴几何构型对空气-燃料混合的影响，为氢燃料推进系统喷射器设计提供参考。
2025-09-11 physics.flu-dyn
On the thinnest steady threads obtained by gravitational stretching of capillary jets
实验和全局线性稳定性分析被用来获得临界流量以下的高度拉伸的毛细射流时产生的牛顿液体的问题，从垂直定向管，不再是稳定的。的理论描述，基于一维的质量和动量方程保留的界面曲率的精确表达式，准确地预测了发病的射流自激振荡实验观察到的液体粘度和喷嘴直径的宽范围内。我们的分析扩展了Sauter & Buggisch（2005）的工作，揭示了射流轴向曲率所起的基本稳定作用，后者的作用尤其与直径足够大的喷射器有关。我们的研究结果使我们能够得出这样的结论，令人惊讶的是，在给定的距离从出口产生的稳定的线程的大小可以通过增加喷嘴直径减少。
2019-12-22 physics.flu-dyn
Spatio-temporal Signatures of Elasto-inertial Turbulence in Viscoelastic Planar Jets
本研究结合纹影成像和激光多普勒测速探索稀聚合物平面射流中的弹性惯性湍流（EIT），发现流体弹性非单调地影响射流稳定性，在完全湍流区表现出独特的相干结构和-3幂律频谱特征。
2023-05-23 physics.flu-dyn
Symmetric and asymmetric shocked gas jets for laser-plasma experiments
超音速流中的激波提供了高密度和急剧的密度梯度，例如，可用于激光等离子体加速器中的梯度注入。我们报告的参数研究的斜激波插入一个直的轴对称部分在超音速“拉瓦尔”喷嘴的末端。通过计算流体动力学（CFD）模拟研究了不同参数（如喉部直径和直段长度）的影响。冲击喷嘴的实验特性进行了比较，CFD模拟，发现是在良好的协议。然后，我们介绍了一种新设计的非对称冲击气体射流，其中直线部分只存在于喷嘴的一侧，从而提供了一个气体轮廓，可用于密度过渡注射。在这种情况下，全三维流体模拟和实验测量进行了比较，并显示出良好的协议。
2021-03-23 physics.flu-dyn physics.ins-det physics.plasm-ph
Investigation of condensation shocks and re-entrant jet dynamics in a cavitating nozzle flow by Large-Eddy Simulation
云空化与云周期性脱落的内在不稳定性有关。脱落过程是由液体再入射流或凝结激波的运动开始的。喷嘴内的云雾空化与喷嘴内的流场、质量流量和喷雾破碎相互作用，造成冲蚀破坏。对于喷管的几何形状，还没有详细地研究过云的脱落和有关的过程.本文采用隐式大涡模拟（LES）方法研究了一个普通阶梯喷管内的云空泡脱落、再入射流和凝结激波的形成过程。对于空化液体的建模，我们采用正压平衡空化模型，嵌入在一个均匀的多组分混合物模型。考虑了所有组分的完全可压缩性，以解决塌陷蒸汽结构的影响。我们进行模拟的两个工作点表现出不同的空化制度。时间分辨的三维模拟结果涵盖了几个脱落周期，并提供了更深入的了解流场。我们的研究结果表明，在较低的空化数，脱落是由凝结冲击，这还没有被报道的喷嘴流具有恒定的横截面。我们分析了两个工作点的空化动力学和脱落周期。根据我们的观察，我们建议修改已建立的图表的云脱落过程。此外，我们还分析了蒸汽层内和蒸汽层下的近壁上游流动以及形成再入射流的可能驱动机制。
2020-01-09 physics.flu-dyn
On the unsteady dynamics of partially shrouded compressible jets
实验研究了在两种不同喷管压比（$ζ=4$和$5$）下，平面喷管中部分覆盖的声射流（一侧由固体壁面延伸部分屏蔽的声自由射流）。我们的实验表明，固有的射流不稳定性，从激波诱导的流动分离的墙壁和发出的噪音在远场强烈耦合，通过一系列的实验，如高速纹影，壁静压，非定常压力谱，和麦克风测量。部分带罩射流的横向自由膨胀也是一个复杂的、三维的过程，产生的噪声具有方向性。从扑动射流发射的声脉冲，辐射噪声从激波诱导分离的墙壁上，和激波剪切层的相互作用在另一侧的墙壁上是负责所产生的声扰动。部分壁面约束射流剪切层顶部和底部的非均匀气动声学强迫导致了自持射流振荡和离散声发射。通过高速纹影图像的适当的正交分解，并辅以其他测量的重要功能。
2021-09-20 physics.flu-dyn
Dynamics of jet breakup and the resultant drop size distribution: effect of nozzle size and impingement velocity
本研究通过系统实验探究射流速度与喷嘴直径对射流破碎动力学及液滴尺寸分布的影响，划分出三种破碎模式并构建模式图，明确了各参数对破碎长度和液滴分布的作用规律。
2024-09-11 physics.flu-dyn
Investigation of Aeroacoustics and In-flight Particle Transport in Thermal Spray Supersonic Jets
Concordia University（康考迪亚大学）
本文通过分析与数值方法结合，研究热喷涂超音速喷射中气动声学与飞行粒子传输，揭示操作条件变化对喷射不稳定性及混合的影响，并提出非侵入式监测与控制方法。
2026-03-04 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Non-linear Langevin model for the early-stage dynamics of electrospinning jets
本文提出了一个非线性朗之万模型来研究静电纺丝实验中带电聚合物射流的早期动力学。特别是，我们研究了空气阻力对单轴伸长的带电射流，从喷嘴喷出后的权利。数值模拟结果表明，在喷射点附近的射流细丝的伸长是显着的周围空气施加的非线性阻力的影响。这些结果为当前和未来静电纺丝实验的优化设计提供了有益的启示。
2015-03-18 cond-mat.mes-hall physics.flu-dyn
Review of fluid flow and convective heat transfer within rotating disk cavities with impinging jet
在不同的工程应用中，转子-定子结构中的流体流动和对流换热是非常重要的，在这篇评论中详细处理。该审查的重点是对流传热主要是向外的空气流在转子定子几何形状和无冲击射流，并纳入两个主要部分，即实验/理论方法和几何形状/结果。实验方法包括萘升华技术，稳态（薄层）和瞬态（热致变色液晶）热测量，热电偶和红外线摄像机，热线风速仪，激光多普勒和粒子图像测速仪，激光平面和烟雾发生器。理论方法结合了现代CFD计算工具（DNS，LES，RANS等）。从简单到复杂的几何形状和结果部分开始提到阐明的情况下，一个自由旋转的磁盘，一个单一的磁盘在横流，单射流冲击到静止和旋转的磁盘，转子定子系统没有和冲击单射流，以及多个射流。结论的审查概述前景的进一步扩展的研究不同类型的转子-定子系统及其在工程实践中的应用。
2013-05-13 physics.flu-dyn
Microuidics control the ballistic energy of thermocavitation liquid jets for needle-free injections
用聚焦的连续波激光照射水溶液，产生液体的强烈局部加热，导致气泡成核，也称为热空化。在气泡的生长期间，周围的液体通过喷嘴从约束微流体通道排出，产生射流。使用超快成像技术对所得液体射流的特性进行成像。在这里，我们提供了一个唯象描述的射流形状和速度，并比较它们与边界积分数值模型。我们定义的参数制度，不同的喷射速度，锥形几何形状和液体体积，最佳的印刷，注射和喷涂应用。这些结果对设计基于微流体热空化的节能无针射流注射器具有重要意义。
2020-03-02 physics.app-ph physics.flu-dyn
Elucidating Three-Dimensional Coherent Structures in a Multi-Stream Jet
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Syracuse University（雪城大学）
本研究通过大涡模拟和频谱proper orthogonal decomposition解析多流喷射中三维相干结构的形成与非线性能量传输机制。
2026-01-22 physics.flu-dyn
On the vortex dynamics of synthetic jet -- turbulent boundary layer interactions
利用立体粒子图像测速技术（SPIV）对合成射流与湍流边界层相互作用产生的旋涡动力学进行了实验研究。对三种展弦比为18的矩形孔口几何形状进行了试验，包括垂直于壁面的展向和流向孔口，以及在下游倾斜$45^\circ$的展向孔口。此外，三个驱动条件进行了测试，以探讨不同的吹风比和Strouhal数的影响。在测量平面阵列上获得的SPIV数据用于重建三维平均和锁相速度场，从而能够详细分析旋涡的形成和发展。孔口几何形状和流动条件的变化产生了一系列涡流结构，包括扭曲的涡环、发夹形涡流和拱形涡流。从壁面法线孔的射流主要由与边界层涡度相同方向旋转的涡所控制，该涡度通过增加混合来提高近壁面流速。相反，在倾斜射流的主导结构旋转的边界层涡，这些射流通过直接增加动量提高了近壁的流速。流场分析表明，合成射流-边界层的相互作用，导致倾斜的射流在低吹风比下工作，产生的占主导地位的涡流比壁面垂直射流在相同条件下产生的涡流弱得多。最后，在最低的Strouhal数测试的壁法向射流中的涡流之间的间距的增加导致更高的非定常混合比在较高的Strouhal数观察。
2022-05-15 physics.flu-dyn
The flow generated by an active olfactory system of the red swamp crayfish
小龙虾是夜行动物，主要依靠化学感受器来定位食物。在小龙虾规模的化学刺激接收到一个遥远的来源分散的环境流，而不是分子扩散。当水流很弱或不存在时，动物本身产生的水流可以促进食物搜索。小龙虾利用它们的前扇器官来产生各种各样的流动模式。在这里，我们研究的流量所产生的克氏原螯虾在响应气味刺激。我们发现小龙虾在寻找食物时会产生一两个向外的喷射流。这些喷射流产生一种流入，将气味吸引到小龙虾的前化学感受器。我们量化的速度场在流入区域使用粒子图像测速。结果表明，流入速度与距离动物的反比成比例地降低，使得气味羽流从10 cm的距离到达动物的化学感受器需要大约一分钟。我们比较流入产生的活小龙虾与模仿装置，幻影。体模由两个喷嘴和一个入口组成，提供两个射流和一个水槽，因此总质量通量为零。使用体模使我们能够分析各种射流参数下的流入。我们发现，射流的方向和相对强度的变化允许改变气味吸引的方向。这些结果为仿生机器人的设计提供了理论依据。我们讨论这样的机器人的灵敏度和效率。
2007-06-21 physics.bio-ph physics.flu-dyn
Liquid Heterostructures: Generation of Liquid-Liquid Interfaces in Free-Flowing Liquid Sheets
化学反应和生物过程通常由两个液相之间的界面的结构和输运动力学控制。尽管它们的重要性，我们的液-液界面的微观理解已严重阻碍了难以通过散装液体访问的接口。在这里，我们展示了一种方法，用于产生大面积的液-液界面内的自由流动的液体片，我们称之为液体异质结构。这些薄片可以做得足够薄，以传输来自整个光谱的光子，这也最大限度地减少了相对于界面的大量液体的量，使它们成为广泛的光谱学和散射实验的理想目标。所述片材用微流体喷嘴生产，所述微流体喷嘴将一种液体的两个会聚射流冲击到另一种液体的第三射流的两侧上。由碰撞射流提供的流体动力都产生多层层流液体片，其中中心射流在中间被压扁。红外显微镜，白光反射率和成像椭圆偏振测量表明，埋层具有可调的厚度，并显示良好定义的液-液界面，并且内层可以薄于100 nm。
2022-03-16 physics.chem-ph physics.flu-dyn
