堵头管中轴对称紊动射流的实验研究.doc

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1、堵头管中轴对称紊动射流的实验研究　Experimentalstudyofanaxisymmetricturbulentjetdischargedintoadead-endtunnel提要　介绍了采用热膜流速仪量测堵头管中不同受限度轴对称射流的时均流速和流速脉动。根据实验，把堵头管中射流分为自由扩展区、受限扩展区、收缩区和零均流区四个区，并给出了临界断面位置，对现有计算方法进行了改进。关键词　受限射流堵头圆管热膜测速Abstract　Measuresthetimemeanvelocityandvelocity

2、fluctuationusingahotfilmanemometerwithdifferentconfinementratiofortheaxisymmetricturbulentjitIadead-endtunnel.Byanalysingthedatafromthemeasurement,proposesthedivisionoffourflowregions-thefreespread,confinedspread,contractionandzero-time-averaged-flowregion

3、s,andthecriterionandflowcharacteristicsforeachofthem,withafewnewempiricalformulasderived.Keywords　confinedaxisymmetricjetdead-endtunnelHWAHFAvelocitymeasurement1前言　　紊动射流是流体运动的一种重要类型，在航天航空、动力机械、化工设备、自动控制、水力采掘、民用消防、农业喷灌、环境工程、通风空调等许多工程技术部门中都有大量的射流问题。按照射流周围环境条

4、件，射流可分为受纳空间无限大或远比射流特征尺寸大的自由射流与受纳空间有限的非自由射流或称受限射流。11　　在通风空调工程中，广泛采用射流送风。进入室内的射流大部分属于受限射流，如图1所示。射流由喷口喷入房间，只要喷口尺寸断面尺寸相比不是很小，其扩展就会受到房间围护结构（顶棚、墙壁或地板等）的限制和影响，形成回流。回流的存在是受限射流与自由射流的主要区别，对自由射流的实验和理论研究均已比较成熟，国内外系统介绍这方面研究的文献很多[1～6]，但对实际工程中更常见的受限射流流动特性研究却不多见，所以，从工程实际出

5、发，研究受限射流具有重要意义。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1房间通风射流示意图　　　　从理论上说，受限射流是紊动射流的一种，而紊动射流作为典型的剪切紊流，尽管对它的研究已有几十年的历史，但至今仍然是一个非常活跃的领域，因为这些研究有助于加深人们对率流特性的认识，如对自由射流中拟序结构的研究就使人们对紊流结构有了新的认识和理解[7，8]，所以对受限射流的研究也可以增进人们对紊流现象的认识。　　本课题采用热膜流速仪研究堵头圆管中不同受限度等温轴对称射流流场的时均和脉动特性，探求分析计算方法进行校核

6、、补充或修改，并对射流内部紊动特性和运动机理进行探讨。2实验装置　　2．1实验设备　　实验设备如图2所示，由风机、送风管道、稳流箱和实验段--堵头圆管等几部分组成。选用圆形截面堵头管来研究受限射流，是考虑到与矩形断面模型相比，圆管的轴对称性可大大减少测点数目，而且文献[9]中比较了矩形断面堵头管和圆形断面堵头管中受限射流的实验成果，指出以断面面积为特征尺度选择无量纲数，模型的断面形状对流速、流量的大小影响不大，只是对射流和回流的位置有影响。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图2实验装置示意图　　

7、　　　　　　　　1.吸风口　2.送风机　3.软接头　4.铁皮送风管道　5.风量调节闸板　　　　　　　　　　6.稳流方箱　7.格栅与纱网　8.连接段　9.射流喷嘴　10.堵头圆管　　　　2．2量测断面及测点布置　　模型实验段如图3所示，堵头圆管内径D=240mm，全长L=170mm，等于模型直径的7倍多。根据罗津别尔格[9]的实验，射流作用的最大长度不超过堵头管直径的4倍数，故该模型长度充分有余。圆管制一端被封死，开口的一端装有送风喷嘴和连接段，送风喷嘴用螺栓固定在喷嘴支板上。　　　　　　　　　　　　　　　　

8、　　　　　　　图3　模型实验段　　　　　　　　　　　　　　1.连接段　2.喷嘴支板　3.喷嘴　4.堵头圆管　　11　　由于模型的轴对称性，每个断面只须在一条直径上量测，在堵头管的上部和下部各开有一排圆孔，上部圆孔直径为8.5mm，其中标有"c"的圆孔在位置为最测断面，直探针（热膜探针和边界探针）从这些圆孔引入模型内部矛盾测量；标有"f"的圆孔是辅助量测孔，供弯头长50mm的皮托管引入模型对量测断面进行测量。3量测