射流在燃烧器、混合器、反应器等设备中具有重要应用价值。众多应用实践表明,射流的湍流混合性能是影响燃烧效率、污染物排放、反应速率的重要因素。因此,开展新型高效射流混合技术研究对于研发高性能船用锅炉燃烧器、混合器等设备具有重要的指导意义。本文运用流动控制技术,创新性地提出了使用薄膜拍打的方式,来提高射流与周围静止流体的混合性能。实验过程中主要使用烟雾发生器、激光器、热线风速仪等实验设备,在不同雷诺数Re和不同薄膜长度L下对薄膜拍打射流进行流场显示和速度场数据采集,系统地研究了薄膜拍打射流的流动与混合特性。本文主要研究内容及结论如下:(1)通过流场显示可以发现,与自由射流相比,在薄膜拍打作用下,射流的扩散角明显增大,并且可以观察到薄膜拍打射流存在着明显脉动。进一步对比薄膜拍打射流与自由射流在中心线和横截面处的速度衰减率、湍流度等实验结果,证明了薄膜拍打射流对周围静止流体的混合作用效果明显优于自由射流。(2)通过改变雷诺数Re和膜长L来探究二者对薄膜拍打频率的变化影响,发现在同一雷诺数下,薄膜拍打频率与膜长成反比关系。结合膜片的运动姿态,观察发现当薄膜长度达到1.5D以上时,薄膜的拍打作用会呈现出三维性;进一步地,当薄膜长度一定时,随着雷诺数的增加,薄膜的拍打频率也会逐渐增加。(3)在不同雷诺数和不同膜长下,对薄膜拍打射流速度场进行数据采集和结果分析。发现与自由射流相比,薄膜拍打射流的速度衰减率和湍流度都会明显增大,这意味着薄膜拍打射流对周围静止流体的混合作用效果明显提高。进一步地,通过对比不同膜长下薄膜拍打射流的混合作用效果,发现在膜长L=1.25D时射流的增混作用效果最为明显,这也说明薄膜拍打射流的作用效果并非与膜长呈线性关系变化,本文通过研究薄膜拍打射流混合性能,不仅丰富了射流混合控制方法,而且对于船用锅炉燃烧器、混合器等绿色船舶技术的优化设计具有重要的应用价值。