流体力学泵与风机-第6章
流体力学泵与风机课件
详细描述
流量是泵在单位时间内输送的流体体积或质量，是衡量 泵输送能力的重要参数。扬程是泵所输送流体的出口压 力与入口压力之差，反映了泵对流体所做的功。功率是 泵在单位时间内所做的功或消耗的能量，反映了泵的工 作效率。效率是泵的实际输出功率与输入功率之比，反 映了泵的工作效率。转速是泵轴的旋转速度，反映了泵 的工作速度。这些性能参数是选择和使用泵的重要依据 。
压力要求
根据实际应用需求选择合适的 扬程（压力）范围。
运行环境
考虑泵或风机的运行环境，如 温度、湿度、振动等。
流量要求
根据实际应用需求选择合适的 流量范围。
介质特性
根据实际输送的介质特性选择 适合的泵或风机类型。
能效与可靠性
在满足性能要求的前提下，优 先选择能效高、可靠性强的泵 或风机。
06
CATALOGUE
工、环保、建筑等工程领域。
课程与其他学科的联系
03
本课程涉及到物理学、化学、材料科学等多个学科领域，是工
程学科中的一门重要课程。
课程目标
掌握泵与风机的基本原理和设计方法
通过本课程的学习，学生应能掌握泵与风机的工作原理、性能参数、设计方法等基本知识 。
理解流体机械在实际工程中的应用
学生应了解泵与风机在各种实际工程中的应用情况，理解其在实际应用中的重要性和作用 。
培养解决实际问题的能力
第六章 泵与风机的调节与运行
1、偶合器的外特性：是在泵轮转速nP、工作油密度ρ及运动粘 性系数γ不变的条件下，泵轮力矩MP（MT）、效率η与速比 i 的 函数关系。
（1）扭拒MP（MT）随速比的增 加而降低。 i＝1 即 nP＝nT，扭拒为零； i＝0 即 nT＝0时，扭拒MP(MT)达 到最大；制动工况，制动扭拒。
图6－22
一、液力偶合器传动原理
循环圆：泵轮与涡轮所组成的轴面腔室； 勺管：可以在旋转内套与涡轮间的腔室中移动，以调节循环 圆内的工作油量。
由动量矩方程得泵轮作 用于工作油的力矩为：
M po qV (v2uP r2 v1uP r1 )
工作油作用于涡轮上的 力矩为：
M oT qV (v1uT r2 v2uT r1 )
p p H Hp hw g p ( p p) ghw
hw KqV
2
管路性能曲线表明：对一定的管路系 统来说，通过的流量越多，需要外界 提供的能量越大；管路性能曲线的形 状、位置取决于管路装置、流体性质 和流动阻力。
图6-1 管路性能曲线
二、泵或风机的工作点 如果将其一转速下泵或风机性能 曲线和管路性能曲线按同一比例 绘于同一坐标图上，则两条曲线 相交于M点，即工作点。
qV 2 qV 1 H 2 H1 ( n2 900 qV 1 0.91875 qV 1 ( L / s) n1 960 n2 2 900 2 ) H1 ( ) 0.86410 H1 n1 960
工程流体力学泵与风机课后答案
⼯程流体⼒学泵与风机课后答案
第1章绪论
1.1 试从⼒学分析的⾓度，⽐较流体与固体对外⼒抵抗能⼒的差别。
答：固体在承受⼀定的外⼒后才会发⽣形变;
⽽流体只要承受任何切⼒都会发⽣流动，直到切⼒消失;
流体不能承受拉⼒，只能承受压⼒。
1.2 何谓连续介质模型？为了研究流体机械运动的规律，说明引⽤连续介质模型的必要性和可能性。
答：把流体当做是由密集质点构成的、内部⽆空隙的连续体来研究，这就是连续介质模型。建⽴连续介质模型，是为了避开分⼦运动的复杂性，对流体物质的结构进⾏简化，建⽴连续介质模型后．流体运动中的物理量都可视为空间坐标和时间变址的连续函数．这样就可⽤数学分析⽅法来研究流体运动。
1.3 按作⽤⽅式的不同，以下作⽤⼒：压⼒、重⼒、引⼒、摩擦⼒、惯性⼒，哪些是表⾯⼒？哪些是质量⼒？
答：压⼒、摩擦⼒是表⾯⼒；重⼒、引⼒、惯性⼒是质量⼒。
1.4 为什么说流体运动的摩擦阻⼒是内摩擦阻⼒？它与固体运动的摩擦⼒有何不同？
答：上平板带动与其相邻的流层运动，⽽能影响到内部各流层运动，说明内部各流层间存在切向⼒，即内摩擦⼒，这就是黏滞性的宏观表象。也就是说，黏滞性就是流体的内摩擦特性。摩擦阻⼒存在于内部各流层之间，所以叫内摩擦阻⼒。固体运动的摩擦⼒只作⽤于固体与接触⾯之间，内摩擦阻⼒作⽤于流体各流层之间。
1.5 什么是流体的粘滞性？它对流体流动有什么作⽤？动⼒粘滞系数µ和运动粘滞系数v有何区别及联系？
答：黏滞性的定义⼜可表⽰为流体阻抗剪切变形的特性。由于流体具有黏性,在流动时存在着内摩擦⼒,便会产⽣流动阻⼒，因⽽为克服流动阻⼒就必然会消耗⼀部分机械能。消耗的这部分机械能转变为热，或被流体吸收增加了流体的内能,或向外界散失，从⽽使得推动流体流动的机械能越来越⼩。运动黏滞系数是动⼒黏滞系数与密度的⽐。
流体力学、泵与风机第六章
第六章 离心式泵与风机的
运行分析、调节及选择
第一节 管路性能曲线和工作点
一、管路性能曲线
泵或风机总是与一定的管路相连接而进行工作的，因此，泵或风机本身及其相应的管路构成了一个完整的系统，它们之间有着不可分割的内在联系。从泵或风机的Q ～H 性能曲线可以看出，泵或风机似乎可以在曲线上的任一点进行工作，这是机械本身的性能。当机械与某管路构成一个完整系统之后，究竟泵或风机能产生多大的流量和扬程呢?也就是说，机械究竟在Q ～H 性能曲线上的哪一点进行工作呢?为了解决这个问题，首先应了解管路的性能。从全面的观点看，除了了解机械本身的性能之外，还必须结合其相应管路的性能，才能确定机械的工作状态。
第五章已经论述了泵或风机在管路系统中所应具备的总水头的问题。归纳起来，流体在管路系统中流动所需要的总水头(总压头)包括以下两个方面:
1．需要克服管路系统两端的压差。其中包括两液面之间的高差H 2(如开式系统)、以及高压液面与低压液面的压强差(如闭式锅炉给水系统)γ12p p −。如图6-1所示。设所需这部分的水头为H 1，即
γ1
221p p H H −+= (6—1)
对于闭式循环系统，H 1=0。
2．需要克服流体在管路系统中的流动阻力，即全部的沿程损失和局部损失；以及末端 出口的流速水头g
v 222(如开式系统)。设所需这部分水头为H 2(也就是作用水头H6)， 即
∑∑++=↑↑g
v h h H 2222 (6—2) 对于闭式系统或闭式循环系统，g
v 222=0 因此，管路系统所需的总水头H 为
H=H 1+H 2 (6—3)
流体力学泵与风机习题答案
流体力学泵与风机 习题解答
土木与制冷工程学院 李晓燕、吴邦喜
1
一、填 空 题 1．流体力学中三个主要力学模型是（1）连续介质模型（2）不可压缩流体力学 模型（3）无粘性流体力学模型。 2．在现实生活中可视为牛顿流体的有水 和空气 等。 3．流体静压力和流体静压强都是压力的一种量度。它们的区别在于：前者是作 用在某一面积上的总压力；而后者是作用在某一面积上的平均压强或某一点的压 强。 4．均匀流过流断面上压强分布服从于水静力学规律。 5．和液体相比，固体存在着抗拉、抗压和抗切三方面的能力。 6．空气在温度为 290 K，压强为 760 mmHg 时的密度和容重分别为 ρa = 1.2 kg/m3
34． M = 1即气流速度与当地音速相等，此时称气体处于临界状态。 35．淹没出流是指液体通过孔口出流到另一个充满液体的空间 时的流动。
3
36．气体自孔口、管路或条缝向外喷射 所形成的流动，称为气体淹没射流。 37．有旋流动是指流体微团的旋转角速度在流场内不完全为零 的流动。 38．几何相似是指流动空间几何相似。即形成此空间任意相应两线段夹角相同， 任意相应线段长度保持一定的比例 。 39．因次是指物理量的性质和类别。因次分析法就是通过对现象中物理量的因次 以及因次之间相互联系的各种性质的分析来研究现象相似性的方法。他是一方程 式的因次和谐性为基础的。 40．容积泵与风机又可分为往复式和回转式。 41．根据流体的流动情况，可将泵和风机分为以下四种类别：离心式泵与风机； 轴流式泵与风机；混流式泵与风机和贯流式泵与风机。
流体力学·泵与风机 - 山西建筑职业技术学院精品课程
式中： α—流体的体胀系数， 1／K； dT—流体温度的增加量， K； V—原有流体的体积，m3； dV—流体体积的增加量，m3
流 体 力 学 泵 与 风 机 精 品 课 程 第 一 章 ·
例题：如图1-1所示，若采暖系统的总水容量 V=8m3，加热前后温差为50℃，水的热胀系数 α=0.0005K-1,求膨胀水箱的最小容积。
通风与空调系统
流 体 力 学 泵 与 风 机 精 品 课 程 第 一 章 ·
以空气为介质，通过学习《流体力学· 泵与 风机》，可以解决风量计算、阻力损之计算 及风机选型等问题。
流 体 力 学 泵 与 风 机 精 品 课 程 第 一 章 ·
给水系统
消防系统
给水系统及消防系统以冷水为介质，通 过学习《流体力学· 泵与风机》可以解决给水 系统水力计算、消防系统水力计算、给水系 统水泵选型及水泵工作点确定等问题。
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（二）热胀性： 1、定义：在一定的压强下，流体的体积随温度 的升高而增大的性质称为流体的热胀性。 2、表示方法：流体热胀性的大小用热胀系数α 来表示，它表示当压强不变时，升高一个单 位温度所引起流体体积的相对增加量。
dV V dT
2 3
dV 因为 V dT
所以dV dT V
0.0005 50 8
流体力学泵与风机选择题库
《流体力学泵与风机》选择题库
第一章绪论
1．与牛顿内摩擦定律有关的因素是：
A、压强、速度和粘度；
B、流体的粘度、切应力与角变形率；
C、切应力、温度、粘度和速度；
D、压强、粘度和角变形。
2．在研究流体运动时，按照是否考虑流体的粘性，可将流体分为：
A、牛顿流体及非牛顿流体；
B、可压缩流体与不可压缩流体；
C、均质流体与非均质流体；
D、理想流体与实际流体。
3．下面四种有关流体的质量和重量的说法，正确而严格的说法是。
A、流体的质量和重量不随位置而变化；
B、流体的质量和重量随位置而变化；
C、流体的质量随位置变化，而重量不变；
D、流体的质量不随位置变化，而重量随位置变化。
4．流体是一种物质。
A、不断膨胀直到充满容器的；
B、实际上是不可压缩的；
C、不能承受剪切力的；
D、在任一剪切力的作用下不能保持静止的。5．流体的切应力。
A、当流体处于静止状态时不会产生；
B、当流体处于静止状态时，由于内聚力，可以产生；
C、仅仅取决于分子的动量交换；
D、仅仅取决于内聚力。
6．A、静止液体的动力粘度为0；B、静止液体的运动粘度为0；
C、静止液体受到的切应力为0；
D、静止液体受到的压应力为0。
7．理想液体的特征是
A、粘度为常数
B、无粘性
C、不可压缩
D、符合RT
=。
pρ
8．水力学中，单位质量力是指作用在单位_____液体上的质量力。
A、面积
B、体积
C、质量
D、重量
9．单位质量力的量纲是
A、L*T-2
B、M*L2*T
C、M*L*T(-2)
D、L(-1)*T
10.单位体积液体的重量称为液体的______，其单位。
A、容重N/m2
流体力学泵与风机ppt课件
概述－几个基本概念 • 流体： 通俗的讲－能够流动的物质（液体和气体）。 力学术语－在任何微小剪切力作用下都能够连续变形的物质。 • 流体力学： 研究流体运动规律，并运用这些规律解决工程实际问题的学科。 • 流体机械： 输送流体的机械和利用流体的能量作功的机械。如：泵与风机 1.1 流体的物理性质 流体的物理性质包括：密度、比体积、压力、压缩性、热胀性、粘滞 性、表面张力特性。 1.1.1压力 （1）压力定义 流体垂直作用于单位面积上的力称为流体的静压力，简称压力P （Pa）。其表达式： F
p RgT
1.1.4粘度 流体阻碍流层间相对运动的性质称为粘滞性。 粘度可分为：动力粘度η、运动粘度ν ν ＝ η/ρ 牛顿内摩擦定律： du T A A dy 1.1.5表面张力特性 • 表面张力： 自由液面附近的液体分子，来自液体内部的吸引力大于来自气体分子
的吸引力，力的不平衡对界面液体表面造成微小的作用，将液体表层 的分子拉向液体内部，使液面有收缩到最小的趋势。这种因吸引力不 平衡所造成的，作用在自由液面的力称为表面张力。 • 表面张力系数： 液体自由表面与其他介质相交曲线上单位线性长度上所承受的作用力， 记为σ （N/m）。 • 毛细管现象： 细管插入湿润液体或不湿润液体中，液体沿管壁上升或下降的现象都 称为毛细管现象，所用细管称为毛细管。 毛细管现象是表面张力造成的，通过简单的推导可以计算毛细管中液 体上升或下降的高度。水在毛细管中上升的高度为h时，液柱的重量 为п r2hρ g，方向垂直向下。液体表面张力为2п r σ ，方向沿曲线 切向方向斜指向上。若切线与垂直线的夹角为α ，则液柱的高度表达 式为： 2
《泵与风机讲义》PPT课件
（3）动力相似：同名力对应成比例，但Re＞105，已自模
化——根本原因。
1、几何相似
1gp 1g ; 2gp 2g ; 1p 1;
满足数学表达式： b1p b2 p D2 p b1 b2 D2
Dp D
当已知某台泵与风机在转速n0时的性能曲线，欲求转速为n时
的性能曲线时，其相似工况点的参数应满足：
qVB
Leabharlann Baidu
qVA
n n0
2
HB
H A
n n0
若已知转速为n0时的性能曲线上的任一工况点A，则转速为n时
与之对应的相似工况点B可由上式确定。
同理，可分别求得与 A、A 对应的相似工况点 B、B
b1p b2 p D2 p b1 b2 D2
Dp D
Z p vZ1p w1p v2 p
v1
w1
v2
u2 p Dp np u2 D n
可推导出：
qvp qv
Dp D
3
np n
Vp V
可变形：
qV D32nV
q VP D32Pn PVP
RT
pamb T20
p20
20
流体力学泵与风机智慧树知到答案章节测试2023年烟台大学
第一章测试
1.作用于流体的质量力包括（）
A:重力
B:表面张力
C:压力
D:摩擦阻力
答案:A
2.液体的粘滞性只在流动时才表现出来。
A:错
B:对
答案:B
3.液体流层之间的内摩擦力与液体所受的压力有关。
A:对
B:错
答案:B
4.理想流体的特征是（）
A:可压缩性
B:粘度是常数
C:无粘性
D:易流动性
答案:C
5.按连续介质的概念，流体质点是指（）
A:几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体
B:流体分子
C:流体内的固体颗粒
D:几何的点
答案:A
6.在测量液体压强时，小直径测压管出现上升或下降的现象，主要是受到（）
的影响。
A:重力
B:粘滞力
C:表面张力
D:压力
答案:C
7.下列有关流体的描述错误的是（）
A:流体既无一定的体积，也无一定的形状
B:粘滞性是流体抵抗流层间相对运动的一种属性
C:流体具有可压缩性和易流动性
D:在任意微小剪切持续作用下流体会发生连续变形
答案:A
8.在1atm下，20℃时空气的密度为（）kg/m3。
A:1.2
B:0.12
C:120
D:12
答案:A
9.液体的粘性主要来自于（）
A:易变形性
B:抗拒变形的能力
C:分子热运动
D:分子间内聚力
答案:D
10.牛顿内摩擦力的大小与流体的（）成正比。
A:速度
B:角变形速率
C:角变形
D:压力
答案:B
11.下列流体中属于牛顿流体的是（）
A:空气
B:血液
C:牙膏
D:汽油
E:油漆
答案:AD
12.当水的压强增加一个大气压时，水的密度增大约为（）
A:1/4000
B:1/1000
C:1/2000
D:1/20000
答案:D
13.与牛顿内摩擦定律直接相关的因素是（）
流体力学泵与风机 课后习题答案详解 蔡增基 第五版 中国建筑工业出版社
流体力学泵与风机2-15
解：（1）当
为空气
（2）当
为油
2-16
解：
2-28 解：
2-32 解：
2-41 解：
3-3
解：（1）
（2）
3-5 解：
所以，
所以，
此时，
3-6 解：
3-7
解：干管前端的质量流量为：
3-10
解：将基准面建立在B点经过的水平面上，列能量方程：
其中，
3-11
解：将2点所在的水平面作为基准面，列能量方程：
所以，
3-14
解：以水面为基准面，列0-0和D-D的能量方程：
所以，
，即，
所以，
列0-0和A-A断面的能量方程：
所以，
所以，
列0-0和B-B断面的能量方程：
列0-0和C-C断面的能量方程：
3-18
解：将基准面建在管道所在的水平面上，列能量方程：
3-19
解：（1）（a）将基准面建在A所在的水平面上，列0-0和C-C断面的能量方程：
且
（b）
（c）
（2）（a）
其中，
所以，
（b）
（c）
3-20 解：
3-22
解：
其中，
，
所以，
所以，
3-26
3-28
解：列连续性方程：
列能量方程：
列动量方程：
3-33
解：列能量方程：
其中，
其中，
4-2 （1）
（紊流）
（2）
4-3 解：
4-4 解：
所以，
4-12 紊流粗糙区，
，所以，
4-13
查尼氏图，得到，
，
所以，
属于紊流粗糙区，
属于紊流过渡区，
属于紊流光滑区，
（1）对于
，采用希弗林松公式，
（2）对于
，采用阿公式，
（3）对于
，采用布公式
4-15
4-21 （1）
（2）
（3）
4-24 解：
4-26 解：（1）突然缩小
（2）
（3）
（4）
4-27 解：
所以，
此时，
4-29 解：
5-17 解：
5-25 解：
解得，
5-27 解：
所以，
1）
2）
5-28 解：
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[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15º C，车间空气温度30 º C，要求工作地点的质量平 均温度降到25º C，采用带导叶的通风机，其紊流系数a=0.12。 求（1）风口的直径及速度；（2）风口到工作面的距离。 (2) 上面已求出
as 0.147 0.69, d 0 0.533 m d0
v1 0.2vm
四、主体段质量平均流速v2 定义v2 ：用v2乘以质量即得真实动量
Q0 v0 Qv2
v 2 Q0 1 0.4545 v0 Q 2.2 a x ax
v2 0.47vm
vm 0.965 过渡断面vm=v0 ，s=sn，代入 as v0 0.294 r0 r0 s n 0.671 得： s n 0.671 , s n a r0 a r0 tg 1.49a sn
cQ0 T0 QcT2
T2 Q0 0.4545 0.4545 0.23 as as T0 Q ax 0.294 0.147 r0 d0 T2 Q0 1 T0 Q 1 0.76 as 1.32( as ) 2 r0 r0
三、起始段质量平均温差ΔT2
1 0.96 2 2 (3.4ax ) (1 1.5 ) 2 d 2.2ax 0 ax Q 随x线性递增 as as 2.2( 0.294) 4.4( 0.147) （当x>x0+Sn时） r0 d0
三、主体段断面平均流速v1
Q v1 A v1 Q A0 Q r0 2 1 2 0.19 ( ) 2 .2 a x ( ) v0 A Q0 Q0 R 3. 4 ax ax
阿基米德准数
对于平面射流
y Te 0.226 2.5 ( a x 0 . 205 ) Ar T0 a2
式中 : y x y ,x 2b0 2b0
[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15º C，车间空气温度30 º C，要求工作地点的质量平 均温度降到25º C，采用带导叶的通风机，其紊流系数a=0.12。 求（1）风口的直径及速度；（2）风口到工作面的距离。
§6.3 平面射流
射流只能在垂直条缝长度的平面内向前作扩散运动
tg 2.44a
与圆断面 射流相比 几何、运动、动力特征相似 流量沿程的增加、流速沿程的衰减都要慢些
射流的有关结论
1）射流的射出能力与射流的初速和喷管出口尺寸百度文库形状有 关； 2）在射流的初速和喷管出口尺寸相同的条件下，扁形截面 射流要比圆形截面射流具有较大的射出能力。
五、起始段核心长度sn及核心收缩角θ
六、起始段断面流量Q
r r0 stg r0 1.49as r R r0 stg R 4.89as
2 rR
α
r
R
θ
Q Q Q r v0 r v 2d as as 2 1 0.76 1.32( ) 2 Q0 Q0 r0 v0 r0 r0
T Tm m
v y 1.5 1 ( ) 1 1.5 vm R
分析圆断面温差射流运动如下
一、主体段轴心温差ΔTm
根据热力特征，焓值守衡得： Q0 cT0
2 R vm cTm 两端同除以
cT 2 ydy v
0
R
r0 2 v0 T0 ( ) ( ) 2 R vm Tm
d0 0.533 s (0.69 0.147) 0.543 2.4 m a 0.12
问题： vm如何确定？
四、动力特征 1) 射流中任意点的静压强等于周围气体的压强---压强不变； 2) 各横截面上动量相等---动量守衡。
A
2 v 2 dA v0 A0 常数
R
出口截面动量流量
2 2v 2 ydy r02 v0
0
§6.2 圆断面射流的运动分析
一、主体段轴心速度vm
紊流系数a 和扩散角α见表6-1
Kx tg K 3.4a x
α: 扩散角，又称极角 K: 试验系数
a: 紊流系数
x0 s R s as 射流半径 1 3 .4 ( 0.294) 沿程变化规律 r0 x0 r0 / tg r0 x 0 / r0 s / r0 R R ( x 0 s ) tg 3.4a ( x 0 s ) 3.4ax r0 x0 / r0 s 0.294 D as 无因次距离 : x 6.8( 0.147) d0 d0 r0 a
解：(1) 温差 T0 15 30 15 C
T2 25 30 5 C T2 0.23 5 as 0.147 0.69 T0 as 0.147 15 d0 d0 D as 6.8( 0.147) 6.8 0.69 4.692 d0 d0 D 2.5 d0 0.533 m 4.692 4.692 v2 3 0.23 1 v0 9 m/s v0 v0 as 0.147 3 d0
R
0
1 v T y y d( ) 2 (1 1.5 ) 3d 0.128 0 vm Tm R R
Tm 0.706 0.353 0.706 as as T0 ax 0.294 0.147 r0 d0
ΔTm随x线性递减（当x>x0+Sn时）
二、主体段质量平均温差ΔT2 定义ΔT2 ：用ΔT2乘以ρQc即得相对焓值
R
0
2 2v 2 ydy r02 v0
0.965 0.48 as as 0.294 0.147 r0 d0
vm随x线性递减（当x>x0+Sn时）
二、主体段断面流量Q
vm R 2 Q 2 0vydy 2 ( ) 2 Q0 v0 r0 r0 v0
R
R
0
v y y d( ) vm R R
所计算断面 在主体段内
0.12 10 4.4( 0.147) 3.14 0.32 10 26.7 m 3 /s 0.6
[例6-2] 已知空气淋浴地带要求射流半径为1.2m，质量平均流速 v2= 3m/s，圆形喷嘴直径为0.3m。求（1）喷口至工作地带的 距离s；（2）喷嘴流量。 解： （1）由表6-1查得紊流系数a=0.08。
（2）先求起始段核心长度sn
R as 3.4( 0.294) r0 r0 r0 R 1.2 0.15 s ( 1) ( 1) 3.86 m r0 3 .4 a 0.15 3.4 0.08
r0 0.15 sn 0.671 0.671 1.26 m 3.86 m 所求断面 a 0.08 在主体段内 v2 0.4545 0.4545 0.193 v0 as 0.294 0.08 3.86 0.294 r0 0.15 v2 3 作业 :6-2,3 v0 15.54 m/s 0.193 0.193 2 Q0 r0 v0 3.14 0.152 15.54 1.098 m3 /s
三、运动特征
速度分布:
主体段:
v y 1.5 2 1 .5 2 [1 ( ) ] [1 ] vm R
y---断面上任意点至轴心距离 R---该断面射流半径 v---y点的速度 vm---轴心速度
起始段: y---断面上任意点 至核心边界的距离 R---同断面的边界层厚度 v---y点的速度 vm---核心速度v0
§6.1
无限空间淹没紊流射流的特征
主体段: 轴心u<u0 ， u沿程下降 射流特征：几何？速度等？
一、过渡断面（转折断面）、起始段、主体段 射流核心：u=u0 边界层： u<u0
极点 喷管出口
过渡断面
圆形截面轴向对称射流
y
R
2α r0 x S r dr
x0 x
二、紊流系数a 及几何特征 几何特征：射流按一定的扩散角α向前作圆锥体形扩散运动 断面半宽度： R Kx
2 2 R vm ，在一个断面上vm可视为常数进行计算 两端同除以
R v 1 r0 2 v0 2 y 2 y ( ) ( ) 2 ( ) d( ) 2 (1 1.5 ) 4d 0.0928 0 v 0 R vm R R m vm r0 r0 3.28 0.965 3.28 3.28 v0 R xtg 3.4ax ax
第六章 气体射流
• • • • §6.1 §6.2 §6.3 §6.4 无限空间淹没紊流射流的特征 圆断面射流的运动分析 平面射流 温差或浓差射流
第六章 气体射流
自由射流：无限空间射流，流动不受固体边壁限制
气体射流
受限射流：有限空间射流，流动受固体边壁限制
孔口、管嘴等外喷形成的流动，又称气体淹没射流 由于射流是紊流流动，所以在射流的流动过程中，射流 与周围的静止流体不断地互相掺混，进行质量和动量交换， 从而带动着周围的原来静止流体一起向前运动，由此射流的 速度逐渐降低，最后射流的 动量全部消失在空间流体中，故 称为自由淹没射流。 射流讨论的是出流后的流速场、温度场和浓度场。
八、起始段质量平均流速v2
v2 Q0 1 v0 Q 1 0.76 as 1.32( as ) 2 r0 r0
[例6-1] 用轴流风机水平送风，风机直径d0=600mm。出口风速 v0= 10m/s，求距出口10m处的轴心速度和风量。 解： 由表6-1查得紊流系数a=0.12。先求起始段核心长度sn
r0 0.3 sn 0.671 0.671 1.68 m 10 m a 0.12 vm 0.965 0.965 0.225 as 0.1210 v0 0.294 0.294 r0 0.3 vm 0.225v0 2.25 m/s
as Q 4.4( 0.147)Q0 d0
作业:6-4
§6.4
温差或浓差射流
温差、浓差射流：射流本身的温度或浓度与周围气体的温度、 浓度有差异的射流
应用：冷风降温，热风采暖；降低有害气体浓度
研究参数：温差、浓差分布；轴心轨迹 特点：存在核心区、边界层，热量扩散（浓度扩散）比动量 扩散要快些，温度边界层（浓度扩散层）比速度边界层 要厚些
简化处理：温度、浓度内外的边界与速度内外的边界相同，则 R、Q、vm、v1、v2可使用前述公式。 对温差射流参数定义：出口断面温差 ΔT0=T0-Te 轴心上温差 ΔTm=Tm-Te 截面上任一点温差 ΔT=T-Te 对浓差射流参数定义：出口断面浓差 Δχ0= χ 0- χ e 轴心上浓差 Δ χ m= χ m- χ e 截面上任一点浓差 Δ χ = χ - χ e 试验得出，截面温差、浓差分布：
Q 随s非线性递增（当s<sn时） 七、起始段断面平均流速v1
r0 2 v1 Q/ F Q as as 2 1 ( ) [1 0.76 1.32( ) ]( )2 as v0 Q0 / F0 Q0 r R r0 r0 1 3.4 r0 as as 2 1 0.76 1.32( ) r0 r0 as as 2 1 6.8 11.56( ) r0 r0
浓差射流规律与温差射流相同，见下表
四、射流弯曲
温差或浓差射流由于密度 与周围气体密度的不同，所受 重力与浮力不平衡，引起发生 向上或向下的弯曲。 整个射流仍可视为对称于 轴心线，确定轴心线的弯曲轨 迹后，即可得出整个弯曲的射流
gT0 a 3 y 2 (0.51 s 0.35s 2 ) 2r0 v0 Te y x x ax 2 tg Ar( ) (0.51 0.35) d0 d0 d 0 cos d 0 cos gd0 T0 Ar 2 v0 Te