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西华大学 XIHUA UNIVERSITY 交通与汽车工程学院 湍流射流第十四讲 汽车工程流体力学 课程名称 西华大学 XIHUA UNIVERSITY 交通与汽车工程学院 目 录 湍流射流的一般属性 圆断面射流 平面射流 1.1 射 流 射流：孔口，管嘴或缝隙中连续喷射出的具有一定尺寸的流束，喷射进入足够大的空间中继续扩展的流动。 应用：涡轮机，锅炉，燃烧室（发动机喷嘴）等装置，以及在给排水，环境工程，暖通空调工程等领域。 重点掌握：射流属性，速度场分析（运动分析） 柴油机喷嘴 /wynns/0308/Power_Charge_Fuel_Treatment_Diesel_Charge.html 西华大学 XIHUA UNIVERSITY 交通与汽车工程学院 1.2 湍流射流的一般属性-1 射流分类： 流动型态 层流射流 湍流射流 射入空间 淹没射流 非淹没射流 射流周围边界 自由射流（无限空间射流） 非自由射流 贴壁射流 表面射流 （有限空间射流） 西华大学 XIHUA UNIVERSITY 交通与汽车工程学院 1.2 湍流射流的一般属性-2 射流分类： 运动动力 动量射流 浮力羽流（烟囱） 出口断面 圆形射流 平面射流 浮力射流 1.3 湍流射流的形成 /vbooks/ShowSubject.asp?SubjectID=3741 由于湍流的脉动，卷吸周围静止流体进入射流，掺混，增加射流流量，加宽射流宽度，降低射流断面速度。 外边界面（线） 核心区：与周围流体没有掺混 转折面：核心区消失 射流角（射流扩张角）α=θ/2 核心区收缩角。β 初始段 主体段 内边界面（线） R R 1.4 湍流射流的特性-1 （1）射流边界层的宽度远小于射流长度。 （2）射流断面上，径向速度远小于轴向速度，认为射流速度=轴向分速。 （3）内外边界线可作直线处理。 （4）整个射流区压强值不变。 （5）湍流射流特性系数与射流出口断面上的湍流强度有关。射流一定，则α为定值。 （6）断面轴向速度的径向分布具有相似性。 κ射流特性系数， λ出流断面系数。 1.4 湍流射流的特性-2 （7）各断面上动量守恒。 符号 初始段 主体段 r 断面上任意点至核心区边界的距离 断面上任意点至轴心的距离 R 断面上边界层的厚度 断面上射流半径（半宽度） v 边界层中r点的速度 r点的速度 vm 核心区速度。v0 断面轴心处速度 西华大学 XIHUA UNIVERSITY 交通与汽车工程学院 目 录 湍流射流的一般属性 圆断面射流 西华大学 XIHUA UNIVERSITY 交通与汽车工程学院 2. 圆断面射流-1 轴心速度 初始段上轴心速度不变 vm=v0 由动量守恒： 方程两边同除以 得： 不可压 令： 主体段轴心速度？ 西华大学 XIHUA UNIVERSITY 交通与汽车工程学院 2. 圆断面射流-2 转折面上： vm=v0 由： 实验结果圆断面射流： 则： 由公式（A）（B）：①测得轴心速度vm可计算断面半径R及距离x。②测得距离x可计算轴心速度vm及断面半径R。 (A) (B) 令： 量纲一的距离，则： 适用范围：主体段 西华大学 XIHUA UNIVERSITY 交通与汽车工程学院 2. 圆断面射流-3 对于圆柱管射流： 则： 圆柱管射流扩张角约为30° 西华大学 XIHUA UNIVERSITY 交通与汽车工程学院 2. 圆断面射流-4 断面流量： 流量随量纲一距离的增加而线性增加。 其中： 西华大学 XIHUA UNIVERSITY 交通与汽车工程学院 2. 圆断面射流-5 平均流速： 由： 得： 主体段平均速度=轴心速度的1/5。 因为： 例题 例10-1 一轴流风机水平送风，风机叶轮直径0.6 m，出口风速10 m/s，出口湍流特性系数κ=0.12，求距离风机出口10 m和20 m处的轴心风速和流量。 解： 运用公式： 10 m处 20 m处 西华大学 XIHUA UNIVERSITY 交通与汽车工程学院 思考题 习 题10-6 西华大学 XIHUA UNIVERSITY 交通与汽车工程学院 谢谢！ * *