堵头管中轴对称紊动射流的实验研究

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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　Measuresthetimemeanvelocityandvelocityfluctuationusingahotfil

2、manemometerentratiofortheaxisymmetricturbulentjitIadead-endtunnel.Byanalysingthedatafromthemeasurement,proposesthedivisionoffourfloe-averaged-flo,piricalformulasderived.Keymetricjetdead-endtunnelHeasurement1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

3、术部门中都有大量的射流问题。按照射流周围环境条件，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。　　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3量测仪器　　3．1热膜流速仪　　实验采用美国TSI-1050A恒温型热膜/热线流速仪量测流速

4、，探针选用长1mm，直径51μmr1210-20型圆柱热膜探针。热膜流速仪以热平衡原理为基础，利用置于流场中由电流加热的敏感元件来量测测点速度。TSI-1050A热膜流速仪框图如图4所示，液体速度的变化使探针产生的电讯号经1050A放大处理后，输入IFA-200进行A-D转换，然后输入计算机主机（HP-100）。智能型终端（2623A型）由键盘控制，并通过它来选择各种采样参数，进行数据存储与计算分析处理，结果可用表格和图形在屏幕上显示，也可由热敏打印机输出。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图4TSI-1050A热膜流速仪框图　　　　3．2正

5、反流分界线探针　　喷入堵头管中的受限射流，其流场特点是内部存在零流速点，且上下流动方向相反，而采用标准的热膜探针不论流速方向如何，输出的电压值总是正值，所以必须采用其它方法判定流速方向。根据　　4．3．2受限射流流量的变化规律　　根据实测断面流速分布，可得受限射流的流量Qj。图10是受限射流流量随时无量纲距离的沿程变化。由于管壁边界限制了射流的发展，受限射流的流量不像自由射流那样沿程增加，而是先逐渐增大，到达第二临界断面之后，由于气流的回转，射流流量逐渐减小。在图10中，从射流喷口到第一临界断面的自由扩展区，流量增加很快；随后的受限扩展区，流量增加速度

6、逐渐减慢并在第二临界断面处达到最大值；第二临界断面以后，射流流量逐渐减小。　　射流流量的沿程变化在一定程度上反映了射流的卷吸性质，从图11a可见，射流受限越大，相对流量Qj/Q0最大值越小，卷吸量越小。图11b是各个受限度射流无量流量的综合结果。从图中可见，不同受限度的实验点比较接近，可用一条曲线表示。图中曲线1是根据巴哈列夫经验公式计算得到的。从图中可见实验点与之偏差较大，归因于巴哈列夫量测流速的仪器--电风速仪在紊动强度较高时精度较差。　　仍选用巴氏经验公式的形式，拟合实验数据，得到　　　　　　　　　　　　　　　（7）　　如图11b中曲线2所示。图

7、11a中的曲线也是根据式（7）给出的。两图中小受限度的一些断面与其它实验点偏离的原因可能是小受限度时，喷口直径很小，相应的喷口流量Q0也小，这样流速量测时较小的误差可能导致Qj/Q0较大的误差，故在拟合式（7）时没有包括明显有误差之点。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图11射流流量随的沿程变化　　　　根据实验结果，射流在各种受限度下，第二临界断面均在同一无量纲距离c2=0.21处,在此断面上，射流量达到最大值：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（8）　　4．3．3受限射流射流区平均流速变化规律　　根据受限射流流量及射流半径的变化

8、规律，可得到受限射流射流区平均流速的沿程变化规律，如图12所示。从图12b可见，各受限度下射流