超声速混合

超声速混合（supersonic mixing），工学-工程热物理及动力工程-工程热物理-燃烧学-超声速燃烧-燃烧模态，超声速流体中发生的质量、动量和能量的掺混和输运现象。超声速混合一般发生在很宽的尺度范围内，涉及动力系统的稳定性、湍流等非线性问题，是涉及高速流体力学反应应用的重点问题。超声速条件下的混合过程一般认为可分为三个阶段：第一阶段为大尺度湍流结构卷吸阶段，即大尺度涡运动导致外围非旋转流体被卷入混合区内；第二阶段为湍流脉动导致的小尺度涡拉伸与混合，由于大尺度湍流的破碎以及湍流脉动，混合流体的界面增大；第三阶段是分子混合。超声速条件下标量湍流输运过程可根据标量对动量场的影响程度分为被动标量和主动标量的输运过程。标量混合率是评价超声速混合程度的重要参数，受雷诺数和斯密特数影响较大。超声速混合气体的压缩性很强并且雷诺数很大，涡耗散尺度与标量扩散尺度非常小。一方面，压缩性增强会抑制湍流内部的压力脉动从而降低能量输运，流向湍流强度随着压缩性的增强略微下降，而横向湍流强度和雷诺应力受到压缩性的严重抑制，导致湍流混合能力的降低。通常采用增加流动的不稳定性或者引入大尺度拟序结构等方式增强混合。