孔口管嘴出流与气体射流

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1、第六章孔口管嘴出流与气体射流第一节孔口出流第二节管嘴出流第三节无限空间淹没射流的特征第四节圆断面射流的运动分析第五节平面射流第六节温差与浓差射流第七节有限空间射流简介流体力学·泵与风机精品课程第六章第一节孔口出流一、孔口出流的分类：孔口出流：流体流经孔口的流动现象。（一）、薄壁孔口和厚壁孔口1、如果液体具有一定的流速，能形成射流，且孔口具有尖锐的边缘，此时边缘厚度的变化对于液体出流不产生影响，出流水股表面与孔壁可视为环线接触，这种孔口称为薄壁孔口。特征：L/d≤2（图a）流体力学·泵与风机精品课程第六章2、如果液体具有一定的速度，能形成射流，此时虽然孔口

2、也具有尖锐的边缘，射流亦可以形成收缩断面，但由于孔壁较厚，壁厚对射流影响显著，射流收缩后又扩散而附壁，这种孔口称为厚壁孔口或长孔口，有时也称为管嘴。特征：2＜L/d≤4（图b）流体力学·泵与风机精品课程第六章流体力学·泵与风机精品课程第六章（二）、大孔口和小孔口1、小孔口：以孔口断面上流速分布的均匀性为衡量标准，如果孔口断面上各点的流速是均匀分布的，则称为小孔口。2、大孔口：如果孔口断面上各点的流速相差较大，不能按均匀分布计算，则称为大孔口。流体力学·泵与风机精品课程第六章（三）、自由出流和淹没出流1、自由出流：以出流的下游条件为衡量标准，如果流体经过孔

3、口后出流于大气中时，称为自由出流；2、淹没出流：如果出流于充满液体的空间，则称为淹没出流。流体力学·泵与风机精品课程第六章二、薄壁小孔口自由出流：（一）、分析：如图所示，在水箱侧壁开有圆形薄壁孔口，在讨论孔口出流的过程中，假设水箱中的水位保持恒定，即为恒定流。流体力学·泵与风机精品课程第六章取通过孔口断面中心的水平面作为基准面，列A-A和C-C断面的能量方程，其中：令：流体力学·泵与风机精品课程第六章得：H0称为作用水头，是促使出流的全部能量。对于小孔口，可认为H0=H，令称为速度系数，即为实际流体速度和理想流体速度的比值。定义Ac（收缩断面面积）与A（

4、孔口断面面积）的比值为收缩系数。一般在0.62-0.64。定义，称为流量系数，一般在0.60-0.62，得上式为孔口自由出流的基本公式。当计算流量Qv时，根据具体的孔口及出流条件确定μ及H0。流体力学·泵与风机精品课程第六章（二）、完全收缩与部分收缩：（1）完全收缩：孔口距离器壁很远，因此器壁对孔口的收缩情况毫无影响，这种收缩称为完全收缩。（2）非完全收缩：孔口四周都有收缩，但某一边距离器壁较近，其收缩情况受到器壁的影响，因而这种收缩称为非完全收缩。（3）部分收缩：有的边根本不收缩，只有部分边有收缩，因而称为部分收缩。流体力学·泵与风机精品课程第六章三、

5、孔口淹没出流：如图所示的淹没出流，与自由出流类似，可推出淹没出流流量公式：流体力学·泵与风机精品课程第六章对比自由出流公式，φ、μ相同，只是作用水头H0中速度水头略有不同，自由出流时上游速度水头全部转化为作用水头，而淹没出流时，仅上下游速度水头之差转化为作用水头。气体出流一般为淹没出流，流量计算公式与上式类似，但用压强差代替水头差：流体力学·泵与风机精品课程第六章如同H0，是促使出流的全部能量，即气体管路中装有一薄壁孔口的隔板，如下图，此时通过孔口的出流是淹没出流，因为流量、管径在给定条件下不变，所以测压断面上VA=VB。故应用上式得：流体力学·泵与风机

6、精品课程第六章在管道中装设如上所说孔板，测得孔板前后渐变断面的压差，就可以求管中流量，这种装置叫孔板流量计。例6-1流体力学·泵与风机精品课程第六章例6-1：有一孔板流量计，测得=490Pa，管道直径为D=200mm，孔板直径为d＝80mm，试求水管中流量QV。[解]（1）此题为液体淹没出流，用流量计算公式求QV，式中此时H1=H2，v1=v2，有（2）d/D=0.4，若认为流动处在阻力平方区，μ与Re无关，查课本图6-5，得μ=0.61。（3）=0.003033m3/s流体力学·泵与风机精品课程第六章第二节管嘴出流一、圆柱形外管嘴出流当圆孔壁厚σ等于3

7、-4d时,或者在孔口处外接一段长l=3-4d的圆管时，此时的出流称为圆柱形外管嘴出流，外接短管称为管嘴。流体力学·泵与风机精品课程第六章其流量计算公式为：管嘴真空值为：例6-2流体力学·泵与风机精品课程第六章二、其他类型管嘴出流：（1）流线形管嘴，如图（a），φ=μ=0.97，适用于要求流量大，水头损失小，出口断面上速度均匀分布的情况。（2）收缩圆锥形管嘴，如图（b），出流与收缩角度θ有关，φ=0.963，μ=0.943,为最大值。适用于要求加大喷射速度的场合。如消防水枪。（3）扩大圆锥形管嘴，如图（c），当θ=5°-7°时，φ=μ=0.42~0.50。

8、用于要求将部分动能恢复为压能的情况，如引射器的扩散管。流体力学·泵与风机精品课程