流体力学与流体机械九.pptVIP

第四节半限制射流δl——附面层内层流底层的厚度。指数中的n随雷诺数Re的不同而改变。工程中常取n＝7。(4)自由紊流区图9-19中O′13线以上和O′4线以下的区域Ⅳ为自由紊流区，该区域可作为自由紊流射流来考虑。在O’4线上流体的速度为零，在13线上流体的速度为最大，即为umax。这个区域内的速度分布为(9-49)式中：ym——贴壁射流外边界O’4线上某点距平壁的距离；其它符号同前。第四节半限制射流图9-20贴壁射流速度分布图9-21贴壁射流无因次速度分布第四节半限制射流图9-20为以水实验测得的沿平壁紊流射流不同截面上的速度分布曲线。图9-21所示的为用相对坐标y/ym和u/umax表示的各射流截面上的速度分布规律，由该图可以看出，各射流截面上的无因次速度分布曲线都重合在一条曲线上，这说明贴壁射流与自由射流一样，各截面上的速度分布是相似的。与自由射流所不同的是，贴壁射流的速度分布是非对称性的。第四节半限制射流二、冲击射流1.冲击射流的定义及其特点冲击射流的定义：当流体自喷口喷出形成射流后，在射流流动的方向上遇到一个与射流轴线成一定角度的平壁，射流流体冲击平壁后继续扩散流动，这种射流流动称为冲击射流。冲击射流的特点：（1）射流与平壁以任意交角相遇时，射流的方向即发生改变；（2）流体自喷口喷出与平壁相遇后，在平壁附近射流就变得扁而宽(射流的铺展性)，射流在平壁上的铺展角约为第四节半限制射流β＝30°+3θ(θ为射流轴线与平壁的相遇角)左右；（3）在射流两侧的边缘上有一些流体逸散出来(射流的逸散性)，射流流体与平壁的交角越大，射流朝垂直于轴线的方向及两侧逸散得就越厉害。（4）在冲击射流截面上的速度分布也发生变化，射流速度的最大值不在射流的中心线上，而移到平壁附近附面层的外边界上，这与贴壁射流相似。（5）射流在冲击点后的射程随着交角的增大而缩短。第四节半限制射流2.冲击射流的流场结构及速度分布图9-22绘出了冲击射流的流场结构。冲击射流的流场基本上可以分为五个区域：(1)射流核心区：图9-22中射流的速度值仍保持初始速度u0的圆锥形区域Ⅰ。在这个区域内，各点速度是均匀分布的。(2)射流边界层区：射流边界层区也称射流混合区，就是图9-22中射流内外边界之间的区域Ⅱ。这个区域内的速度分布规律可用式(9-5)来表示。即(9-5)式中各符号的意义与自由射流的符号意义相同。第四节半限制射流(3)自动模化区：图9-22中的Ⅲ区为射流自动模化区。在该区域内，由于射流卷吸外围流体进行紊流扩散而产生质量和动量交换，各个射流截面上的速度分布规律是相似的，并不受固体壁面的影响。实际上它是自由射流基本段的一部分，这个区域内的速度分布规律可用式(9-3)来表示。即(9-3)(4)过渡区：图9-22中的Ⅳ区为冲击射流的过渡区。在这个区域内,由于射流流体受到固体壁面的作用，其流动规律及速度分布规律都是很复杂的，它们和射流轴线与固体平壁的交角θ有着密切的关系。第四节半限制射流(5)贴壁射流区：图9-22中的Ⅴ区为冲击射流的贴壁射流区。这个区域内的流体流动情况及速度分布规律与前面所述的贴壁射流的规律相似。(a)(b)图9-22冲击射流的流场结构第四节半限制射流三、附壁效应(柯安达效应)当射流流体从喷口喷出，遇到不对称的边界条件时，射流将偏向固体壁的一侧流动，这种现象称为附壁效应，亦即所谓的“柯安达效应”。图9-23绘出了当射流流体遇到直角的边界，斜面的边界和园弧的边界时，射流向固体壁靠近而沿固体壁流动的情况。产生附壁效应的原因可解释如下：由于射流的卷吸作用，射流沿程将卷吸周围的流体介质。而射流周围的流体介