气体射流(第二次).ppt

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1、流体力学北方民族大学化工学院任课教师：康亚明穷究于理，成就与工2011年6月1日内容回顾核心问题1：射流的分类当出口速度较大，流动呈紊流状态时，叫做紊流射流。在空调通风工程上所应用的射流，多为气体紊流射流。射流主要研究的是出流后的流速场、温度场和浓度场。射流分无限空间射流（自由射流）和有限空间射流（受限射流）。射流核心边界层过渡断面（转折断面）起始段及主体段扩散角（极角）射流结构核心问题2：射流的结构包络图——核心a值确定,射流边界层的外边界线也就确定，射流即按一定的扩散角向前作扩散运动，这就是它的几何特征。应用这一特征，对圆断面射流可求出射

2、流半径沿射程的变化规律．核心问题3：紊流射流的几何特征又以直径表示射流半径沿程的线形增长性用半经验公式表示射流各横截面上的无因次速度分布为：射流各截面上速度分布的相似性核心问题4：紊流射流的运动特征实验证明：射流中任意点上的静压强均等于周围气体的压强。因各面上所受静压强均相等，则x轴向外力之和为零。据动量方程可知，各横截面上动量相等——动量守恒，这就是射流的动力学特征。核心问题5：紊流射流的动力特征圆断面射流为例应用动量守恒原理截面上动量流量为：任意横截面上的动量流量则需积分：动量守恒式：射流各截面的动量守恒性第六章气体射流知识要点§6-1无

3、限空间淹没紊流射流的特征§6-2圆断面射流的运动分析§6-3平面射流§6-4温差或浓差射流§6-5*旋转射流§6-6有限空间射流1、平面射流的几何特征与运动特征2、温差或浓差射流的运动特征3、旋转射流的运动特征§6-3平面射流气体从狭长缝隙中外射运动时,射流只能在垂直条缝长度的平面上扩散运动,如果条缝相当长，这种流动可视为平面运动,故称为平面射流。平面射流喷口高度以2b0表示，tgα=2.44a,其他几何、运动动力特征完全与圆断面射流相似。和圆断面射流相比，流量沿程的增加，流速沿程的衰减都要慢些，这是因为运动的扩散被限定在垂直于条缝长度的平面

4、上的缘故。段名参数名称符号圆断面射流平面射流扩散角α射流直径或半高度主体段Db射流参数的计算段名参数名称符号圆断面射流平面射流主体段轴心速度流量Q断面平均流速质量平均流速段名参数名称符号圆断面射流平面射流起始段流量断面平均流速质量平均流速段名参数名称符号圆断面射流平面射流起始段核心长度喷嘴至极点距离收缩角§6-4温差或浓差射流射流本身的温度或浓度与周围气体的温度、浓度有差异。温差、浓差射流分析，主要是研究射流温差、浓差分布场的规律，同时讨论由温差、浓差引起的射流弯曲的轴心轨迹。在实际应用中,为简化起见,可以认为:温度、浓度内外的边界与速度内外

5、的边界相同。热量扩散比动量扩散要快，温度边界层比速度边界层发展要快要厚。浓度扩散与温度扩散相似。实线：速度边界层虚线：温度边界层试验得出：截面上温度分布、浓度分布与速度分布关系如下：截面上任一点温差轴心上温差与动力特征类似，热力特征是：在等压的情况下，以周围气体的焓值作为起算点，射流各横截面上的相对焓值不变。轴心温差：质量平均温差：该温差乘ρQc，便得出相对焓值。起始段质量平均温差：书上错了,改过来书上错了,改过来浓差温差的射流计算见表6-4射流弯曲温差射流或浓差射流由于密度与周围密度不同,所受重力与浮力不相平衡,使整个射流将发生向下或向上弯

6、曲,但整个射流仍可看作是对称于轴心线。取轴心线上单位体积流体作为研究对象，只考虑受重力和浮力作用，推导轴心线弯曲轨迹公式。xyA’Ayxd射流轴线的弯曲A由气体状态方程式，在等压状态下，有：xyA’AyxdAj:垂直向上的加速度将轴心温差换成了轴心速度关系将代入，积分，并与实验数据对比后得：记在表6-4上为阿基米德准数用喷嘴直径除之，得无因次轨迹方程为：对于平面射流：§6.5旋转射流气流通过具有旋流作用的喷嘴外射运动。气流本身一面旋转，一面向周围介质中扩散前进，称为旋转射流。一、基本特征旋转是旋转射流基本特征，旋转使射流获得向四周扩散的离心力

7、。和一般射流比较，扩散角大，射程短，射流的紊动性强。二、旋转射流的流速分布旋转射流的速度分解为三个分量：（1）沿射流前进方向的轴向速度（2）在横截面上沿半径方向的径向速度（3）在横截面上做圆周运动的切向速度三、旋转射流压强分布旋流器出口的旋转射流中心压力低于大气压强的，随着旋转射流沿轴向前进，静压强p越来越接近pa.旋转射流中心由于低于大气压强，具有强烈的卷吸能力。四、旋转强度旋转强度表征旋转射流的特性。其值越大，旋转射流的旋转越厉害，回流区越大，旋转扩散角也越大，射程越短。§6.5有限空间射流射流结构边界橄榄状有回流区流线呈闭合状射流分三阶

8、段自由扩张段有限扩张段收缩段贴附射流送、回风的形式与特点（一）上送送、回风的形式与特点（一）上送送、回风的形式与特点（一）上送送、回风的形式与特点（一）上送送、回风