流体力学-龙天渝-气体射流.ppt

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1、第六章气体射流第一节无限空间淹没紊流射流的特征第二节圆断面射流的运动分析第三节平面射流第四节温差或浓度差射流第五节旋转射流第六节有限空间射流第一节无限空间淹没紊流射流的特征出流到无限大空间中，流动不受固体边壁的限制，为无限空间射流，又称自由射流。射流的流动特性及结构图：紊流系数及几何特征紊流系数是表征射流流动结构的特征系数。它与出口断面上紊流强度有关，紊流强度越大。各种不同形状喷嘴的紊流系数和扩散角的实测值列于表6-1。运动特征特留彼尔在轴对称射流主体段的实验结果，以及阿勃拉莫维奇在起始段内的测定结果，见图6-2（a）及图6-3（a）：从两

2、图中可见，无论主体段或起始段内，轴心速度最大,从轴心向边界层边缘，速度逐渐减小至零。随着x的增大，速度分布曲线不断地扁平化。通过用无因次量处理上述两图可得图6-2（b）、图6-3（b）的曲线。可看出各截面上速度分布的相似性。动力特征取图6-5中1-1、2-2所截的一段射流脱离体，分析其上受力情况，可知各横截面上轴向动量相等——动量守恒，这就是射流的动力学特征。所列动量守恒式：第二节圆断面射流的运动分析一、轴心速度vm说明了无因次轴心速度与无因次距离成反比。二、断面流量QV三、断面平均流速v1五、起始段核心长度sn及核心收缩角六、起始段流量Q

3、V四、质量平均流速v2八、起始段质量平均流速v2七、起始段断面平均流速v1气体从狭长缝隙中外射运动时，射流在条缝长度方向几乎无扩散运动，只能在垂直条缝长度的各个平面上扩散运动。这种流动称为平面射流。从表6-3中可看出，各无因次参数对平面射流来说，都与无因次距离有关。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。试验得出，截面上温差分布，浓度差分布与速度分布关系如下：图6-6（b）为上述式子的反映。一、轴心温差二、质量平均温差三、起始段质量平均温差对于浓差射流其规律与温差射流相同。所以温差射流公式完全适用与浓差射流。见表6-4。四

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，所受的重力与浮力不相平衡，使整个射流将发生向下或向上弯曲。通过推导可得出无因次轨迹方程为对于平面射流，有式中，式中，为阿基米德准数，于是上式变为[例6-3]工作地点质量平均风速要求3m/s，工作面直径D=2.5m送风温度为15℃，车间空气温度30℃，要求工作地点的质量平均温度降到25℃，采用带导叶的轴流风机，紊流系数=0.12。求（1）风口的直径及速度;（2）风口到工作面的距离。[解]温差=15-30=-15℃求出代入下式所以工作地点质量平均风速要求3m/s因为所以风口到工作面距离s可用下

5、式求出一、旋转射流概述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，这就形成了旋转射流。二、旋转射流的流速分布如图6-10三、旋转射流的压强分布图6-13反映了无因次压强的变化四、旋转强度旋转强度的定义式中L0——流体进入旋流器时，相对于旋转轴的动量矩；K0——旋流器出口断面上的平均动量；d——旋流器出口断面直径。图6-14中比较了不同的射流的无因次速度沿射流轴向的变化情况；图6-15是在不同的值下，无因次流量变化曲线。四、无因次流量及无因次流量计算的计算公式为回流流量，定义为图6-16给出了无因次回流流量

6、沿无因次距离的变化情况。对比不同值的回流情况，可看出：（1）值大，回流流量显著增加，回流区长度也增加；（2）无论值多大，最大无因次回流流量都出现在=0.5处，也就是出现在旋转射流的起始段。实际工程上通风射流是向房间送风，射流受到限制，形成有限空间射流。一、射流结构由于房间边壁限制了射流边界层的发展扩散，射流半径及数量不是一直增加，增大到一定程度后反而逐渐减小，使其边界线呈橄榄形，如图6-17所示。重要的特征是橄榄形的边界外部与固体边壁间形成与射流方向相反的回流区，于是流线呈闭合状。这些闭合流线环绕的中心，就是射流与回流共同形成的旋涡中心c。

7、二、动力特征射流内部的压强是变化的，随射程的增大，压强增大，直至端头压强最大，达到稳定后比周围大气压强要高一些。射流沿程动量不相等，沿程减少。三、半经验公式回流平均速度v的半经验公式：式中v0、d0——喷嘴出口速度、直径；F——垂直于射流的房间横截面积；——射流截面至极点的无因次距离；a——紊流系数。