流体力学课件.CH5（射流理论）樊洪明.pptVIP

§5 气体射流; 本章目录 5.1　无限空间淹没湍流射流的特征 5.2　圆断面射流的运动分析 5.3　平面射流 5.4　温差或浓差射流 5.5　旋转射流 5.6　有限空间射流;5.1 气体射流及其分类 气体从空口、管嘴或条缝射入同一介质的空间所形成 的流动称为气体淹没射流，简称气体射流。 当射流出口的速度较大，流动呈湍流状态时，称 为湍流射流。 本专业所涉及到的气体射流均为湍流射流。 ;5.1 气体射流及其分类 根据空间固体边壁对射流影响的不同，气体射流可分为自由射流和受限射流。 自由射流：射流出流到无限大的 空间中，流动不受固体边壁的限 制。 受限射流：射流出流后，其扩展 受到壁面的限制。本专业所涉及 到的气体射流几乎均为受限射流。;5.1 气体射流及其分类 根据孔口或喷嘴的几何形状，气体射流可分为圆形射流和矩形射流和条缝形射流。 圆形射流：当喷口为圆形时，射流沿射程各个断面均呈圆形。 矩形射流：喷口为矩形的射流。当矩形的长、短边长度之比不超过3：1时，矩形射流能迅速发展成为圆形射流。 条缝形射流：对于矩形射流，当矩形的长、短边长度之比不超过10：1时，就是条缝形射流，也叫平面射流。;5.1 气体射流及其分类 根据射流温度与周围空气温度有无差异可分为等温射流和非等温射流。如果射流出口温度与周围环境空气温度相等，就是等温射流；否则就是非等温射流。 在非等温射流中，若射流出口温度低于周围环境空气温度，称为冷射流；若射流出口温度高于周围环境空气温度，称为热射流。 ;5.1 气体射流及其分类 如果射流中有害气体或含尘浓度与周围空气有差异， 称为浓差射流。 ;气体射流与气体的孔口管嘴出流的区别： 在孔口管嘴出流中 —— 研究出口断面的平均流速和流量； 气体射流中 —— 研究出流后的速度分布、温度分布和浓度分布。 本章学习要求？ 理解无限空间紊流射流的基本特性； 掌握圆断面以及平面的等温、温差、浓差射流的计算方法。 ;5.1.1 无限空间圆形湍流射流概述;5.1.1 无限空间圆形湍流射流概述;5.1.2 气体射流的假定条件 射流出口断面上的流速均匀，流动处于湍流状态（并不排斥局部地段有层流出现） 射流中任意点的静压强与周围静止的空气压强相同。尽管射流中的压强与周围空气压强不等，但差值不大，可忽略这种差别，这样使得问题得到简化，由此产生的误差仍能满足工程需要。 由于射流中任意点的静压强与周围静止的空气压强相同，也就是沿X轴方向外力之和为零。根据动量方程，各断面上的动量相等——动量守恒。;5.1.3 等温射流结构;5.1.3 等温射流结构;5.1.3 等温射流结构;5.1.3 等温射流结构;5.1.3 等温射流结构;5.1.4 湍流系数a;5.1.4 湍流系数a;5.1.4 湍流系数a;5.1.5 射流的几何特征;5.1.5 射流的几何特征;5.1.6 射流的运动特征;5.1.6 射流的运动特征;5.1.6 射流的运动特征;5.1.6 射流的运动特征;5.1.6 射流的运动特征;5.1.7 射流的动力特征;圆断面射流即圆形射流。本节研究圆形射流的速度、流量沿射程的变化规律。 ;5.2　圆断面射流的运动分析;5.2.2 断面流量Q;5.2.3 断面平均流速v1;5.2.4 质量平均流速v2;5.2.4 质量平均流速v2;5.2.4 质量平均流速v2;5.2.5 起始段核心长度sn及核心收缩角θ;5.2.6 起始段流量Q ;5.2.6 起始段流量Q ;5.2.7 起始段断面平均流速v1 ;通常，工程上的射流在主体段内工作。;5.2.9 例题 ;5.3　平面射流;5.3　平面射流;5.4　温差或浓差射流;浓度扩散与温度扩散类似。 在实际应用中，简化处理，认为温度、年度内外边界层与速度内外边界层相同。因此，R、Q、vm、v1、v2等继续使用前面的公式进行计算，仅需要对轴心温差、平均温差等沿射程的变化规律进行讨论（以下标e表示周围气体）。 对于温差射流 对于浓差射流;实验得出： 断面上温差分布、浓差分布与速度分布服从以下关系;温差射流的热力特征： 根据热力学，在等压情况下，以周围气体的焓值作为起算点，射流断面上相对焓值不变。;5.4.2 轴心温差△Tm;5.4.2 质量平均温差△T2;5.4.2 质量平均温差△T2;5.4.3 射流弯曲 研究方法：取射流轴线上单 位体积流体作为研究对象， 只考虑重力和浮力作用，应 用牛顿运动定律推导公式。 有一个热射流