第三章 射流理论
射流动力学WaterJetDynamics
1. 基本原理
高压水射流，是以水为介质，通过高压发生设备 增压获得巨大能量，经一定形状的喷嘴喷出的一股能 量集中的高速水流。
2. 发展概况 50’s～60 ’s: 探索和实验阶段
50年代，人们从水力采煤和高速飞机的雨蚀现象 中认识到，提高射流压力和速度能够冲蚀较坚硬物料， 并显著提高落煤效果，从而开始了较高压力设备的研 制和较高压射流的实验。
不稳定射流: 各断面流力特性不仅随时间变化，且随位置变化。
6、按施载方式 连续射流: 开始峰值，后稳低； 冲击射流: 短时峰值； 混合射流：二者之间。
7、按介质相 单相射流：水，PAM+Water；
多相射流：Gas-Liquid, Solid-Liquid.
三、水射流特性与应用
1. 特点（Feature)
2、组合喷嘴改善井底流场
二、新型高效射流研究
根据瞬态流和水声学理论建立了流体自激振动调制机理和喷 嘴设计理论模型，研究成功了新型高效自振空化射流，研究得出
了各参数影响规律，脉动幅度高24%-37%，破岩效果高1-3倍。
D0
D0
L KN * d MSd
D KN＝F N ,
高压水射流种类很多，分类方法也多种多样，常用的以下几种：
2、按射流介质 牛 顿 流 体: 水, 空气； 非牛顿流体: 聚合物 (CMC, PAM), 泥浆。 3、按环境介质 淹 没 射 流: 在水中或其他液体中喷射； 非淹没射流: 水在空气中喷射。
4、按射流水力学特性 稳 定 射 流: 各断面流力特性不随时间变化，仅随位置变化； 5、按固壁条件 自 由 射 流: 无固壁限制； 非自由射流: 有固壁约束。
主要五个方面: 1. 工业切割; 2. 挖掘, 开采, 钻探; 3. 岩石切割，掘进; 4. 表面清洗，除垢，处理; 5. 材料破碎。 十多工业部门： 煤炭 炼油 交通 冶金 土木 军工 医疗 石油 化工 铁道 机械 建筑 航天 医学 矿业 电力 船舶 轻工 系统组成
射流
射流jet从管口、孔口、狭缝射出，或靠机械推动，并同周围流体掺混的一股流体流动。
经常遇到的大雷诺数射流一般是无固壁约束的自由湍流。
这种湍性射流通过边界上活跃的湍流混合将周围流体卷吸进来而不断扩大，并流向下游。
射流在水泵、蒸汽泵、通风机、化工设备和喷气式飞机等许多技术领域得到广泛应用。
距射流源足够远处，湍性射流可以用边界层理论进行分析。
下面以不可压缩流体的平面湍性射流（见图）为例来说明，并设周围流体处于静止状态。
纵向平均速度ū(x,y)不等于零的射流区是以中心线为界的上下两个“边界层”的组合。
图中虚线是通常边界层理论意义下的边界。
在整个射流区内压力几乎不变。
因此，对于定常平面湍性射流，以下湍流边界层方程组（见湍流理论）近似成立：式中ū、尌为x、y方向的平均速度；ρ为流体密度；τ为湍流剪应力。
为求解以上方程组，首先必须写出湍流剪应力表达式。
根据涡粘性假设，，式中ετ为涡粘性系数，它是湍流的一个重要特征参数。
此系数可用L.普朗特提出的混合长l表示，即，并假定混合长沿射流宽度保持不变,且l(x)～b(x)，这里b(x)为射流宽度的一半。
为了简化分析，进一步假定射流各横截面上的速度分布具有相似性，即。
根据以上方程和假定，H.赖夏特等对不可压缩流体的平面湍性射流进行了完整的理论分析，求得与实验相吻合的结果。
其主要结果如下：①射流宽度同到射流源的距离成正比，即平面湍性射流的边界是一条从射流源发出的直线，如果忽略雷诺数的影响,此射流大约以13°半角向后扩张；②射流速度分布为；③射流中心线上最大速度同到射流源的距离的平方根成反比，因此，随着此距离增大，射流最大速度越来越小。
轴对称湍性射流的分析方法同平面湍性射流类似。
不同的是，基本方程必须采用轴对称边界层方程，而且在结果中～x-1,即射流中心线上最大速度比平面射流衰减得更快。
上面仅讨论了不可压缩流体的常压自由射流。
各种工程技术中遇到的射流要比这种射流复杂。
燃烧理论与基础 03第三章 燃烧流体力学
H h p/
H H vv/2
~
式中h为焓，H为滞止焓，Qa为组分a的反应 ~ H 热； 为包括动能的总焓；Qh则包括剪切功 流入的净速率和反应所产生和吸收的热能、 辐射能、电能等。
上式表示，内能加动能的增加率等于滞止焓 以对流与扩散两种方式流入单位体积内的净 速率，再加上源项 Qh。 式中的Γh表示热交换系数，其定义为：
仅适用于圆形自由射流的基本区域。
3、出口紊流度对自由射流的影响
从燃烧器喷出的射流都是紊流射流。由于燃 烧器的设计和加工各不相同，因而射流喷出 时具有不同的起始紊流度，将导致射流喷出 后扩散和衰减规律有较大的差异。 下图示出了不同初始紊流度的等温射流和不 等温射流的相对动压头沿射流轴线的变化规 律。
Γ S x j
当采用时间平均方法后，时平均方程中将出 现一些新的未知关联项，忽略密度脉动三阶 关联项，剩下的即 v ' 与 v v ，称为雷诺应力 项，它们的数值模化将在以后的燃烧数值模 拟章节中介绍。
' j
' i ' j
第二节 直流燃烧器空气动力特性
（3）化学组分方程
m ( ma ) ( v j ma ) (a a ) Ra t x j x j x j
式中，Ra是包括化学反应引起的产生（或消 耗）率以及颗粒反应产生的质量源。 化学组分a的质量分数ma的定义式为：
a a ma a
2 vi vi v j 2 vi ij ' ij ' x 3 x j 3 x j xi j
射流
5.2 等密度自由紊动射流
条件：射入静止、同种流体中的等密度 自由紊动平面射流。
5.2 等密度自由紊动射流 主体段：
5.2 等密度自由紊动射流
条件：射入静止、同种流体中的等密度 自由紊动圆断面射流。
例题一
例题二
例题三
射流的形成
射流的结构 .
自由淹没紊流射流的流动结构图：
紊流射流的特征
二.射流的特性 1. 几何特性： 外边界线为一直线。
2.运动特征：速度分布具有相似性。
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，6-2（a）及图6-3（a）。
紊流射流的特征
3.动力特征 射流中的压强与周围流体中的压强相等。 可得各横截面上轴向动量相等——动量守恒。
5.射流
ห้องสมุดไป่ตู้
5.1 射流概述
定义：射流是指流体在动量作用下从排放口 喷出流入周围流体内的一种流动。 特点：大多数射流的边界是流体，射流与周 围流体发生质量、动量等交换。 分类：
5.1 射流概述
分类： 流态：层流和紊流 断面形状：平面、圆断面等 出流空间：自由和受限射流 出流环境：淹没和非淹没射流 运动动力：动量射流、浮力羽流和浮射流
工程流体力学中的射流与喷流特性分析
工程流体力学中的射流与喷流特性分析工程流体力学是研究流体在工程领域中的运动、变形和相互作用的学科。
射流与喷流是工程流体力学中常见的现象，在许多实际应用中具有重要的影响和作用。
本文将对射流与喷流的特性进行分析，包括形态特征、能量耗散机制和边界条件等方面，以期提供有关工程流体力学中射流与喷流特性的全面理解。
射流是流体以高速喷射出来的一种流动方式。
射流的形状与喷头的几何形状、流体的物性以及射流速度等参数密切相关。
射流通常呈锥形或圆锥形，其中心线与喷头中心轴对称。
射流的特点之一是具有较高的速度和较小的横截面积。
在流体运动的过程中，射流会产生各种现象，如射流的扩散、射流中心线的偏移以及射流中的涡旋等。
这些现象对射流的稳定性和传输性能产生了重要影响。
喷流是由于流体在一个较小的孔洞或喷嘴中产生速度增加而形成的，并在周围的环境中逐渐扩散的流动。
喷流通常呈圆锥形，具有较高的速度和较大的横截面积。
喷流的形态受到喷嘴几何形状、喷嘴出口流速和环境压力等因素的影响。
在喷流的过程中，会出现喷流的弥散、涡旋形成以及边界效应等现象。
这些现象对喷流的传输性能和工程应用带来了一定的挑战。
射流与喷流的能量耗散机制是工程流体力学中的重要研究内容。
射流与喷流的速度梯度较大，会导致能量的耗散，从而引起喷流的弥散和射流的偏移。
射流与喷流的能量耗散涉及到流体的能量转化和传递，在实际工程中需要进行合理的设计和控制。
研究射流与喷流的能量耗散机制，可以帮助工程师优化喷头和喷嘴的设计，提高流体的传输效率和能量利用率。
除了形态特征和能量耗散机制外，射流与喷流的边界条件也是工程流体力学中的重要内容。
射流与喷流的边界条件包括入口条件、出口条件和周边环境条件等。
入口条件决定了射流和喷流的初始特性，而出口条件则影响了射流和喷流的扩散和传输过程。
周边环境条件会对射流与喷流的稳定性和形态产生一定的影响。
在工程实践中，合理选择和控制射流与喷流的边界条件对于实现预期效果至关重要。
燃气应用第三章
第一，使全部气流或一部分 气流沿切向进入主通道；
第二，在轴向管道中设置导 向叶片，使气流旋转；
第三，采用旋转的机械装置， 使通过其中的气流旋转。
图3-14 旋转流场示意图
旋转气流
(一)与自由射流的差异 1．在旋转射流中除了具有直流射流中存在的轴向分速和
径向分速外，还有一个切向分速，而且其径向分速在喷嘴 出口附近比直流射流的径向分速大得多。 2．由于旋转的原因，使得在轴向和径向上都建立了压力 梯度，这两个压力梯度反过来又影响流场。在强旋转下， 旋转射流的内部建立了一个回流区。 3．在强旋转下，旋转射流不但从射流外侧卷吸周围介质， 而且还从内回流区中卷吸介质。在燃烧过程中，从内、外 回流区卷吸的烟气对着火的稳定性起着十分重要的作用。 4．旋转射流的扩展角一般比直流射流的大，而且它随旋 转的强弱而变化。 5．旋转射流的射程较小。
紊流射流内部有许多分子微团的横向脉动，引起射流与周 围介质之间的质量和动量交换，使周围介质被卷吸。这就 是紊流扩散过程。
射流的卷吸作用是由于内摩擦产生的，内摩擦力的大小决 定于扩散系数和速度梯度。紊流扩散系数比分子扩散系数 大得多。
当周围介质与喷出气流的密度相同（ρ0=ρa）时，自由
射流对周围介质的卷吸率为：
图3-15 流体微团切向运动 示意图
根据动量矩原理，外加扭矩T等于流
m d ur 0
体微团动量矩随时间的变化率，对于
dt
自由旋涡，外加扭矩T=0或 ur=常数Fra bibliotek旋转气流
自由旋涡的切向速度u与半径r成反比，越靠近涡心，切向
速度越大。
在旋转自由射流中，角动量的轴向通量Gφ及轴向动量Gx
射流知识点总结
射流知识点总结一、射流的定义射流是指液体或气体在一定条件下经过喷嘴或管道的流动，受到一定的压力驱动，以高速喷射而成的一种流动形态。
射流是一种经常出现在我们日常生活和工程实践中的流体现象，比如水龙头中的水流、火箭推进器中的燃气流等等。
二、射流的形成在射流形成的过程中，通常需要有一定的压力差，以驱动流体通过喷嘴或管道，形成高速的射流。
射流的形成主要有以下几种方式：1. 压力射流：当容器内的流体受到一定的压力作用时，通过喷嘴或孔洞等结构，流体会形成高速的射流。
这种射流形式常见于喷气发动机、水下喷射系统等。
2. 动量射流：当一种流体在一定条件下受到一定的动量作用时，也会形成射流。
比如在水下潜水艇的尾部会有高速射流，这是因为潜水艇在水中的运动会产生一定的动量，在尾部的流体受到这种动量作用后，形成高速的射流。
3. 燃烧射流：在一些燃烧过程中，燃烧产生的高温气体也会形成射流。
比如火箭发动机中的燃气排放就是一种燃烧射流，它的形成是由于燃烧反应产生的高温气体在一定条件下通过喷嘴而形成的高速射流。
三、射流的特性射流作为一种特殊的流动形态，具有下面几个特性：1. 高速：射流通常以很高的速度流动，这是因为在形成射流的过程中，流体受到了一定的压力差或动量作用，从而形成了高速的流动状态。
2. 谐振：在一些特定的情况下，射流会产生特定的频率，这种现象被称为谐振。
比如在一些管道中，流体通过喷嘴形成的射流可能会产生一定的频率振荡，这对于一些工程和科研应用有一定的影响。
3. 稳定性：射流通常具有一定的稳定性，即使在一定的环境条件下，射流也会保持一定的形态和流动状态。
这一特性对于一些实际应用来说是非常重要的，比如火箭喷口的射流稳定性就对推力和运动轨迹有着重要影响。
4. 受力作用：在射流形成的过程中，流体会受到一定的力学作用，比如压力力、动量力等，这对射流的形态和流动状态有着重要的影响。
四、射流的应用射流作为一种重要的流体现象，在工程和科研中具有广泛的应用。
CFD射流理论和区域模型
CFD射流理论和区域模型各位同学，大家好，我是七师兄，在前面的课程中，我们已经学习了CFD的基本概念、控制方程、边界条件、初始条件、计算过程和算法，那么前面这几节课主要讲的是软件这一块的理论知识。
今天，我们来学习Airpak高级班的第五节课的内容《射流理论和区域模型》，这里主要涉及到我们的研究对象，流体流动的理论知识。
5.1 这一节将主要介绍两种应用广泛、计算速度快的室内空气流动预测方法,即射流理论和区域模型,并在此基础上对二者进行比较。
那么什么是射流呢？我们来看下概念。
射流：指流体从管口、孔口、狭缝射出，或靠机械推动，并同周围流体掺混的一股流体流动。
经常遇到的大雷诺数射流一般是无固壁约束的自由湍流。
这种湍性射流通过边界上活跃的湍流混合将周围流体卷吸进来而不断扩大，并流向下游。
射流在水泵、蒸汽泵、通风机、化工设备和喷气式飞机等许多技术领域得到广泛应用。
我们来看下，这个图片，这个是一个高铁站的候车室，我们国内高铁站候车室，一般有两层，中间镂空，是一个层高很高的高大空间，在二层的侧墙，会有很多的碰口，那这种喷口就是属于射流的一种，他的风送风口出来的时候，速度很大，在射流的过程中，会不断卷吸周围的空气。
我们知道，在室内，送风口空气的射流是形成室内不同气流组织的主要因素。
由于送风末端不同、射流空气与室内空气温度不同,可形成不同类型的送风口空气射流。
一般来说当射流的雷诺数Re 大于30时,射流就成为湍流流动。
空调房间中的送风口射流的雷诺数通常都远大于30,因此均可视为湍流射流。
区域模型是在20世纪70年代由1ebrun首先提出的,主要用于描述住宅房间内的温度分层现象,预测房间温度、能源效率、热舒适以及空气质量等,后来该模型得到了广泛发展,应用领域扩展到机械通风和自然通风情况下室内环境的拟。
其研究焦点是分区方法和流量计算。
5.2 根据送风口类型以及送风条件,如初始温度、房间几何尺寸、送风角度等,可以将送风射流分为不同种类:等温射流和非等温射流；自由射流和受限射流；贴壁射流：如果贴附于墙壁或者天花板则称作贴壁射流受限射流：如果由于射流前方的墙壁阻挡使得射流受回流影响,则叫受限射流(狭义的受限射流)。
热工基础教学配套课件张红霞第03章流体动力学
• 湿周：在总流的有效截面上，流体同固体 边界接触部分的长度。
• 水力半径：总流的有效截面积与湿周之 比。（Rh＝A/L）
（a）
（b） 湿周
（a）L πd （b）L AB BC CD
（c）
（c） L ABC
6/2
尚辅教学配套课件
当量直径
• 当量直径：工程上为方便，通常将非圆形 截面的管道折算成圆形截面管道计算，找
方程为
n
m
qVi qVj
i 1
j 1
6/2
尚辅教学配套课件
第四节 流体稳定流动总流的能量方程
一、无粘性流体的能量方程
• 假设条件： • 无粘性流体: 流动中无机械能损失 • 不可压缩流体：密度为常量 • 稳定流动：运动参数不随时间改变 • 沿同一微元流束，也就是沿流线 • 质量力只有重力 • 与外界无能量交换
• 二维流动：流动参数在某些情况下，仅 是两个坐标的函数的流动。
• 一维流动：流动参数是一个坐标的函数
的流动。
y
平均流速
x
x
6/2
尚辅教学配套课件
内流和外流 • 内流：流体在固体边界面内部流动
如：流体在管道或明渠中流动
• 外流：流体在固体边界面外部流动
如：飞机在大气中飞行，船舶在水面上 航行。
6/2
6/2
尚辅教学配套课件
稳定流动实际应用举例
• 供水和通风系统中，泵和风机的转 速不变，运转稳定，水管和风道中 的流体都是稳定流动。
• 火电厂中，锅炉和汽轮机都稳定在 某一工况下运行时，主蒸汽管道和 给水管道中的流体流动是稳定流 动。
6/2
尚辅教学配套课件
一维流动、二维流动和三维流动
水射流基本理论讲解课件
目录
• 水射流概述 • 水射流形成机制 • 水射流动力学特性 • 水射流切割性能 • 水射流清洗性能 • 水射流案例分析
01
水射流概述
水射流定义
01
02
03
高速水流
水射流是以水为工作介质 ，通过加压设备或重力作 用，形成高速水流。
连续或脉冲
水射流可以是连续的水流 ，也可以是脉冲的水流， 这取决于使用的喷嘴类型 和操作条件。
水射流切割应用
工业制造
水射流切割广泛应用于汽车、航 空航天、船舶、电子等工业制造 领域，用于切割金属、非金属、
复合材料等各类材料。
建筑行业
水射流切割可用于混凝土、岩石等 建筑材料的切割，具有切割精度高 、损伤小等优点。
医疗领域
水射流切割在医疗领域也有广泛应 用，如手术中的组织切割、牙齿治 疗中的龋齿去除等。
水射流形成原理
液体压力与流量关系
当液体受到压力时，它会形成一条直 线射流。压力越大，射流越快，流量 也越大。
射流的形成与扩散
当液体的压力足够大时，它会以极快 的速度向外扩散，形成射流。随着射 流扩散，压力逐渐降低，速度也逐渐 减慢。
水射流形成过程
喷嘴设计
喷嘴是形成水射流的关键部件。 根据不同的需要，喷嘴可以有不 同的形状和尺寸。
2. 机身表面清洗：水射 流可用于飞机和航天器 机身表面的清洗，去除 附着的尘埃和污垢，提 高飞行器的气动性能。
3. 流体动力学研究：水 射流在航空航天领域中 还被用于流体动力学研 究，以了解流体与飞行 器表面的相互作用。
水射流在环保领域中的应用案例
总结词：水射流在环 保领域中应用广泛， 能够有效地处理环境 污染问题，提高环境 质量。
近区破碎波荷载计算方法
近区破碎波荷载计算方法波浪是海洋、湖泊、水库中的水体，在某种外力（如风，地震，风暴潮）作用下，水质点离开原来的平衡位置，所形成的水面起伏现象。
由于波浪的破碎现象十分复杂，加上与直墙建筑的相互作用，至今对直墙建筑的破碎波浪力还不能以严密的理论进行分析计算，各种工程上采用的基本上是在试验研究成果的基础上提出的经验方法，其中引入了某些假说，通常采用的假说大体有如下几种：（一）射流理论：波浪破碎的瞬间水体运动发生不连续现象，水质点以相当大的速度u射出，射流打击在堤上形成冲击压力，压强p=kγuu/2g， k为待定系数，该方法在于合理确定k及u，由于理论上k值不可能太大，这一假说所得波压力往往偏小过多。
（二）气垫理论： 1939年英国Bagnold 在实验室中观察到波浪破碎击堤前，波面形成一弯月面，击堤前波面与堤面形成一个被流体与固体面所包围的空气泡，在波浪击堤的过程中空气泡压缩而形成一个冲击压力，按照这一假说，当空气袋中空气密度不等时，其形成的压力应有较大差别：同时只要外力足够大，作用时间足够长，空气袋的大小对冲击压力也有明显的影响，即气袋愈大，产生的冲击压力将愈大，对于这种理论目前尚有争议。
例如，Minikin赞同这一观点，并提出了一个破波压力的计算方法，在欧美，这一方法至今还为人所荐用。
然而也有学者批评了这一观点。
例如美国的Gerritsen做了不同产气敛的对冲击压力影响的试验，结果表明掺气量的大小对压力并无影响。
美国的Kamel做了另一个专门试验。
他利用不等高的环面板冲击水面，发现环高为零时压力最大，即无气垫时压力最大，。
这两个理论是对气垫理论的有力否定，不过支持这一观点者至今仍不乏人。
（三）水动量交换理论：这一假说认为破波水流击堤前后水体动量的变化即其对堤作用的冲量，即Δmu=Ft。
动量变化相同时，冲击作用的延时不等，作用的压力也不等，许多试验表明，同样的波浪打击堤面时，波压力的峰值很大，其延时亦不等；一般，压强大者延时较短，而相应的冲量值的变化较小。
湍流射流理论与计算PPT模板
§3．G rtler等的射流 边界层以及平面与轴对称
射流理论
§ 2 ． To l l m i e n 射 流 边 界 层以及平面与轴对称射流
理论
§1．自由湍流的理论基 础
§4．Reichardt的湍流 混合理论
§5．Schlichting的平 面湍流尾迹理论
§1．概述 §2．Абрамович方法 §3．Squire与Trouncer的方法 §4．第三类积分方法
08
第五章伴随流中非等温半限制湍流射 流——气膜冷却的平壁温度计算方法
第五章伴随流中非等温半限制湍流射流— —气膜冷却的平壁温度计算方法
§1．单级空气射流冷却的平壁温度 计算
§2．迭加空气射流冷却的平壁温度 计算
09
第六章高温高速射流近似计算方法
第六章高温高速射流近似计算 方法
§1．非等温湍流自由射流简化计 算方法
§2．高温射流轴心参数综合分布 公式
§3．超音速流经物后的底部压力 计算
10 参考文献
参考文献
感谢聆听
湍流射流理论与计算
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01 前言
前言
02 目录
目录
03 主要符号
主要符号
04
第一章湍流射流的一般属性
第一章湍流射流的 一般属性
§1．湍流射流的形成 §2．自由射流中的流线速度分布 特性与自模性 §3．射流中的积分守恒条件与自 由射流的轴心参数变化规律 §4．自由射流的湍流特性
§ 6 ． Ta y l o r 的 热 （ 平 面 ） 尾迹理论
06
第三章自由湍流的可压缩流理论
第三章自由湍流的 可压缩流理论
§1．湍流射流边界层的可压缩流 理论 §2．超音速湍流射流理论 §3．可压缩湍流射流的等效理论 §4．湍流射流在等速流动中的扩 散理论
射流的原理和应用
射流的原理和应用1. 射流的基本原理射流是指通过一定装置将流体加速并喷射出来，形成高速流动的现象。
射流的运动规律符合连续介质力学、热力学和流体力学的基本原理。
射流的基本原理如下：•质量守恒：在射流过程中，流体的质量始终保持不变。
•动量守恒：射流在喷射过程中，通过改变流体流速来改变流体的总动量。
•能量守恒：射流的能量来自于流体的内能、动能和势能的转化。
2. 射流的分类根据射流的速度和性质不同，射流可以分为以下几种类型：•自由射流：射流被外界介质所包围，外界介质对射流没有影响。
•受限射流：射流的范围受到外界介质的限制。
•射流束：射流具有较大的质量和速度，并且具有强大的冲击力。
•射流雾化：射流在与外界介质交互过程中发生雾化现象。
•射流混合：不同速度的射流相遇并混合，形成新的射流。
3. 射流的应用射流作为一种特殊的流动形式，在多个领域都有广泛的应用，以下是其中几个重要领域的应用：3.1 射流推进技术射流推进技术是一种利用射流原理来推动物体前进的方法。
在航天工程领域，射流推进技术被广泛应用于涡轮泵喷气发动机、火箭发动机等航天推进装置中。
射流推进技术具有高推力、高速度和高效率的特点。
3.2 射流清洗技术射流清洗技术是利用射流的动力和冲击力来清洗物体表面的一种方法。
射流清洗技术广泛应用于工业生产和日常生活中的清洗任务，如压力洗车、高压水射流清洗等。
射流清洗技术具有高效、节水、环保等优点。
3.3 射流切割技术射流切割技术是利用射流的高速度和高能量来实现对材料的切割或破碎。
射流切割技术广泛应用于金属加工、建筑、石材加工等领域。
射流切割技术具有快速、精确、无热变形等优点。
3.4 射流喷涂技术射流喷涂技术是将液体或粉末材料通过射流进行喷涂的一种方法。
射流喷涂技术广泛应用于涂装、涂料、防腐、电镀等行业。
射流喷涂技术具有喷涂均匀、操作简便、覆盖范围广等优点。
3.5 射流测量技术射流测量技术是利用射流的运动规律和特性来进行流体力学参数的测量和分析的方法。
流体力学气体射流解析PPT课件
符号 圆断面射流 平面射流
vm
vm v0
as
0.48 0.147
d0
vm v0
1.2 as 0.41 b0
Q
Q Q0
4.4
as d0
0.147
Q Q0
1.2
as 0.41 b0
v1
v1 v0
0.095 as 0.147
v1 0.492 v0 as 0.41
d0
b0
v2
v2 0.23
sn
sn
0.672
r0 a
平面射流
sn
1.03 b0 a
始 喷嘴至 极点距离
x0
x0
0.294
r0 a
x0
0.41b0 a
段 收缩角 tg 1.49a tg 0.97a
第20页/共40页
例6-1：用轴流风机水平送风，风机直 径为d0=600mm，出口风速10m/s， 求距出口10米处的轴心速度和风量。
y'
dt ( e
m
1) gdt
由气体状态方程式，在等压状态下，有：
as r0
2
1
6.8
as r0
11.56
as r0
1 0.43 as
v1 v0
1
2.44
b0 as
b0
段
质量平均 流速
v2
v2 v0
1 0.76 as r0
1
2
1.32
as r0
v2
1
v0 1 0.43 as
b0
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段名 参数名称 符号 圆断面射流
起
核心长度
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第三章 射流理论
其它两个速度分布关联式
vx vm
exp
96
y
x
2
vx vm
0.51
cos
y
0.170x
(3-22) (3-23)
射流半角： au = 4.85°
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
2) 平行平面射流
y
b0
s0
s
x
b x
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
即 y const. x
vx const. vm
(3-7) (3-8)
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
§3-2 自由射流的半理论、半经验公式 1. 等温自由射流的动量传递
对于自由射流,
dp dy 0
J
F 0
vx2df
const.
J momentum(kg m / s2 )
• 当对撞的射流不在同一轴线上,会形成旋转的环流区.
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2. 射流的相互碰撞
射流正对撞后的流动
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2. 射流的相互碰撞
中心线错开的逆向射流
从速度的相似性
dvx vm dy b
lt lt ... const b 1 b 2
db dt
vm
同样,
db db dx
dt
dx dt
dx dt
vm
db
db
dt vm dx
db const dx
b const x
(3-6)
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
对于
y const. b vx const. vm
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(3-11)
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
1) 圆形截面自由射流
df 2ydy
J
b 0
vx2
2ydy
2
b 0
vx2
ydy
const.
(3-12)
喷嘴出口的初始动量
J 0 v02 R02
当流体为不可压缩时
2
2
b 0
vx v0
y dy 1 R0 R0
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
定义,
vm x ax
从射流理论 ,
2
b 0
vx vm
d
0.536
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vm 0.96 v0 ax R0
(3-17)
在转捩截面, vm = v0
转捩截面到极点的距离 xn
xn
0.96R0 a
(3-18)
极点的深度 s0
b R0 ax as0
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
从射流理论, b/ax = b = 3.4
as0 0.29 R0
(3-19)
某一截面到喷嘴出口的距离 s
ax as0 as 0.29 as
R0 R0 R0
R0
(3-20)
vm 0.96 v0 as 0.29 R0
(3-21)
a = 0.07 ～ 0.08
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R0
vm G0
vm
vav 0.2vm
(3-17)
这表明截面平均速度是Vm 的 20% .
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为计算 b, G, vav, 需要vm = f (x)
定义 y , b
ax b ax
a – 经验常数
2
2
2
vm v0
ax R0
b 0
vx vm
d
0.5
vx f ' y f y f
即 y const. x
vx const. vm
(3-7) (3-8)
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
§3-2 自由射流的半理论、半经验公式 1. 等温自由射流的动量传递
对于自由射流,
dp dy 0
J
F 0
vx2df
const.
J momentum(kg m / s2 )
vm
yc
b
(3-1)
b – 射流的半宽 在开始区，不同截面边界层内的速度分布是相似的
vx f ( yc ) f ( y )
v0
yb
b
(3-2)
其中
y0 y yc yb y0.1v0 0.9v0
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7) Vm的衰减
as r0
0.67, vm
v0
as 0.67, vx f ( as )
5) 极点: 外边界表面的交汇点
6) 相似性
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在基本区, 无量纲速度是完全相似的
即在对应点
y yc
1
y yc
2
vx vm
1
vx vm
2
其中 vm - x 轴向速度 yc – 距x轴具有速度为 (1/2)vm 的距离.
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vx f ( y ) f ( y)
(3-4)
4) 混合长度 ltx/b = 0.11 lty/b = 0.10
(3-5)
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3. 外边界和等速度线
在基本区
db dt
v'y
dvx dy
0, v'y v'x
(
v'y2
v'x2 )
v'x
lt
dvx dy
db dt
lt
dvx dy
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y , vx vx vm
b v0 vm v0
2
1( vx 0 vm
vm )2
v0
b R0
b R0
d
vm v0
2
b R0
2
1 0
vx vm
2d
1
从实验,
vx vm (13/ 2 )2
2
1
0
vx vm
d
0.0646
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b 3.3 v0
R0
vm
(3-13)
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
第三章 射流理论
§3－1 等温自由射流理论
自由射流: 无固体边界限制的射流 1. 基本特性
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
1) 转捩截面
SH41 2 NhomakorabeadO2) 开始区域和基本区域
3) 具有初始速度的核心区
4) 湍流边界层 – 在内边界 (v=vo) 和外边界 (v=0)间的区域
0 vm
G G0 2.13v0 vm
(3-15)
在转捩截面, vm = v0
G G0
trs
2.13
(3-16)
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定义射流在某一截面的平均速度
vav G f
v0 G0 f0 , f0 R02 , f b2
vav G R0 2 v0 G0 b
b 3.3 v0 , G 2.13 v0
r0
v0
r0
2. 湍流特性
(3-3)
1) 在核心区, y↑, x↑, nt↑ 2) 在基本区， ntmax > 3 nto
3) vx >> vy ≈vz, v’x ≈ v’y ≈ v’z
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
在核心区,
v'x v'xm
y f1( b )
v'y v'ym
y f2 ( b )
在转捩截面, vm = v0
b R0
trs
3.3
(3-14)
通过任何截面的气体量
G
b
0 vx 2y dy
2R02v0
vm v0
b R0
1 0
vx vm
d
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
G0 R02v0
2
2
2
b R0
3.3
v0 vm
10.8
v0 vm
1 vx d 0.0985
这些关系式在具有圆形截面的自由射流基本区 内有效.
其它两个速度分布关联式
vx vm
exp
96
y
x
2
vx vm
0.51
cos
y
0.170x
(3-22) (3-23)
射流半角： au = 4.85°
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
2) 平行平面射流
y
b0
s0
s
x
b x
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
从速度的相似性
dvx vm dy b
lt lt ... const b 1 b 2
db dt
vm
同样,
db db dx
dt
dx dt
dx dt
vm
db
db
dt vm dx
db const dx
b const x
(3-6)
煤燃烧国家重点实验室 SKLCC
对于
y const. b vx const. vm
对于单位厚度的射流
J
b 0
vx2
dy
从动量守恒,
b 0
vx2dy
v02b0
const.
假定气体为不可压缩
vm 1.2 v0 ax
b0
(3-24)
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从射流理论, b = b/ax = 2.4
b b0
3.46
v0 vm