基于数值模拟的低温风洞羽流扩散过程的参数敏感性分析（英文）

目的:低温风洞运行时大流量低温氮气被排放到大气环境中,对周围环境造成潜在的低温、缺氧危险。本文旨在研究羽流扩散过程中各变量(环境风速、环境风温度、相对湿度和排气出口流速)对羽流沉降的影响。创新点:采用考虑相变的低温羽流扩散模型,通过数值模拟对影响羽流扩散的各参数进行敏感性分析。方法:1.基于Hertz-Knudsen关系修正,考虑空气中水的相变,构建低温羽流扩散的数值模型;2.对照美国National TransonicFacility的羽流扩散数据和NASA的二阶分析模型的计算结果,验证本文所采用的数值模型的准确性;3.利用数值模拟,比较不同排放条件下近地面的最低氧含量和最低温度,并对各变量进行敏感性分析。结论:1.考虑相变的羽流扩散数值模型,相比NASA的二阶分析模型拥有更好的准确性。2.对于0.3m低温风洞的羽流扩散,高环境风速有利于羽流消散;高环境温度和高相对湿度能提升近地面的最低温度,但对近地面的最低氧含量影响甚微。3.当排气速度小于2 kg/s时,排气流速增大不利于羽流消散;当羽流速度大于2 kg/s时,排气流速增大有利于羽流消散。