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摘要
自振射流的振荡特性决定其自激振荡及冲蚀效果，受喷嘴出口结构影响较大，但其影响规律尚不十分清晰。首先从自振射流产生机理出发，分析射流频率组成及特性影响因素，探究出口结构与振荡特性的内在联系。基于信号检测手段，拾取不同出口结构下自振射流压力及噪声信号，实时调整射流作业围压以连续改变自激频率，同时对上述信号进行时频分析以实现射流自激频率及谐振腔声学固有频率的解耦。试验结果表明，扩口角度及扩口长度等喷嘴出口结构参数对自激频率具有显著影响，进而改变自振射流振荡特性。喷嘴扩口角度决定了射流自激振荡的产生与否，恰当的扩口角度能够促进射流剪切层涡环脱落，进而引起初始压力激励，而扩口角度为0°时无法产生有效自激振荡；当扩口角度由10°增加到40°时，自激频率先减小后增加；扩口角度亦会促进自振初生，一定范围内随扩口角度减小，其自振初生空化数呈增高趋势。扩口长度会影响自激频率及自振初生空化数，随扩口长度增加，自激频率减小而自振初生空化数增大。研究揭示了喷嘴出口结构参数对自振射流振荡特性的影响规律，并初步探究了其作用机理，同时定性讨论了喷嘴出口结构参数对射流自振初生空化数的影响，为深入认识自振射流振荡特性提供了支撑。
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单位北京科技大学; 北京科技大学顺德研究生院; 凌源钢铁集团有限责任公司
