流体力学06气体射流资料
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பைடு நூலகம்
界
层
F
x0
s0
s
x
图 6—1
2017/11/17
射流结构
4
一、过流断面（又称转折断面）起始段及主体段 刚喷出的射流速度仍然是均匀的。沿 x 方向流动，射流 不断代入周围介质，不仅使边界扩张，而且使射流主体的速 度逐渐降低，速度为 u0 的部分（如图其6—1 AoD 锥体）称为 射流核心，其余部分速度小于 u0 称为边界层。射流边界层从 出口开始沿射程不断地向外扩散，带动周围介质进入边界层， 同时向射流中心扩展，至某一距离处，边界层扩展到射流轴 心线，核心区域消失，只有轴心上速度为 u0 。射流这一断面 为图6—1上的 BoE ,称为过渡断面或转折断面。以过渡断面分 界，出口断面至过渡断面称为射流起始段。过渡断面以后称 为射流主体段。
用半经验公式表示射流各横截面上的无因次速度分布如下：
令
y 1.5 2 [1 ( ) ] m R y R [1 1.5 ]2 m
（6 — 3）
(6 — 3a)
由此得出 y/R 从轴心或核心边界到射流外边界的变化范围为 / m 从轴心或核心边界到射流边界的变化范围为1 0。 0 1。
R x0 s s s as 1 1 3.4 3.4( 0.294) r0 x0. r0 / tan r0 r0
R r0 3.4as
(6—2)
x0 s R x0 / r0 s / r0 3.4 ( x0 s) 3.4ax r0 x0. / r0 1/ tan
290 00
44030 68030
0.24 收缩极好的平面喷口 0.108 平面壁上锐缘狭缝 0.118 具有导叶且加工磨圆边口 0.155 的风道上纵向缝
2017/11/17
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由（6—1）式可知， a 值确定，射流边界层的外边界线 也就被确定，射流即按一定的扩散角 a 向前作扩散运动，这 就是它的几何特征。应用这一特征，对圆断面射流可求出射 流半径沿射程的变化规律。
2017/11/17 5
二、紊流系数 a 及几何特征 射流外边界层是一条直线，如图6—1上的 AB及 DE 线。 AB 、 DE 延至喷嘴内交于 M 点，此点称为极点， AMD 的 一半称为极角 ,又称扩散角 。 Bo为圆断面射流截面的半径 R（或平面射流边界层的 半宽度 yb ）。它和从极点起点算的距离成正比，即 Bo ＝ Kx 。 oM 是从极点起算的 x 距离。由图看出，Bo/oM =tan a , 故 Kx tan K a =3.4a (6-1) x 式中 K—试验常数；
0.0 6 6 0.0 7 1
喷 嘴 种 类 带有收缩口的喷嘴 圆柱形管 带有导风板的轴流式通风 机带导流板的直角弯管
喷 嘴 种 类
表6—1 2
780 40 290 30 32010 410 20
250 20 27 10
0
带金属网格的轴流风机
0.0 7 6 0.0 8 0 .1 2 0 .2 0
D as 6.8( 0.147) d0 d0
2017/11/17 8
三、运动特征 大量实验研究表明，射流各截面上速度分布具有相似性。
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特留彼尔主体段内无因次距离与无因次速度的取法规定：
第六章
气体射流
§6–1 无限空间淹没紊流射流的特征
§6–2 圆断面射流的运动分析
§6–3 平面射流
§6–4 温差或浓差射流
§6–6 有限空间射流
2017/11/17
1
第六章
气体射流
气体自孔口、管嘴或条缝向外喷射所形成的流动，称为气 体淹没射流。当出口速度较大，流动呈紊流状态，叫做紊流射 流。工程上所应用的射流，多为气体紊流射流。
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四、动力特征 实验证明，射流中任意点上的静压强均等于周围气体的 压强。现取6-5中1-1、2-2所截的一段射流脱离体，分析其上 受力情况。因各面上所受静压强均相等，则 x 轴外力之和为 零。据动量方程可知，各横截面上动量相等—动量守恒，这 就是射流的动力学特征。 以圆断面射流为例应用动量守恒原理
2 Q r 0 0 ，任意横截面上的 出口截面上动量流量为 0 0
动量流量则需积分。
R
0
2 ydy 2 2 ydy
—喷口形状系数，圆形喷嘴， ＝3.4；
a—紊流系数，由实验决定，是表示射流流动结构的 特征系数。 2017/11/17
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紊流系数 a 与出口断面上紊流强度有关，紊流强度越大， a 值也大，使射流扩散角 a 增大，被带动的周围介质增多，射 流速度沿程下降加速。 a 还与射流出口断面上速度分布的均匀 性有关。各种不同形状喷嘴的紊流系数和扩散角的实测值列表 6—1。 紊流系数 2
射流讨论的是出流后的流速场、温度场和浓度场。
射流到无限大空间中，流动不受固体边壁的限制，为无限 空间射流，又称自由射流。反之，为有限空间射流，又称受限 射流。
2
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§6-1 无限空间淹没紊流射流的特征
现以无限空间中圆断面紊流射流为例，讨论射流运动。
气流自半径为 R 的圆断面喷嘴喷出。出口断面上的速度 认为均匀分布，皆为 u0 值，且流动为紊流。取射流轴线Mx 为x 轴。
由于射流为紊流型，紊流的横向脉动造成射流与周围介 质之间不断发生质量、动量交换，带动周围介质流动，使射 流的质量流量、射流的横断面积沿 x 方向不断增加，形成了 向周围扩散的锥体状流动场，如图6—1所示的锥体CAMDF。
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紊流射流的结构及特性。
C
起始段
B
A
主体段
M
D
核心
边
o
E
在上式中，0.5vm点表示速度为轴心速度的一半之处的点。
阿勃拉莫维奇整理起始段时，所用无因次量为
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经过这样整理使得出书中图6—3b。可以看到原来各截面不 同的速度分布曲线，经过这样变换均成为同一条无因次分布线。 这种同一性说明．射流各截面上速度分布的相似性。这就是射 流的运动特征。
界
层
F
x0
s0
s
x
图 6—1
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射流结构
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一、过流断面（又称转折断面）起始段及主体段 刚喷出的射流速度仍然是均匀的。沿 x 方向流动，射流 不断代入周围介质，不仅使边界扩张，而且使射流主体的速 度逐渐降低，速度为 u0 的部分（如图其6—1 AoD 锥体）称为 射流核心，其余部分速度小于 u0 称为边界层。射流边界层从 出口开始沿射程不断地向外扩散，带动周围介质进入边界层， 同时向射流中心扩展，至某一距离处，边界层扩展到射流轴 心线，核心区域消失，只有轴心上速度为 u0 。射流这一断面 为图6—1上的 BoE ,称为过渡断面或转折断面。以过渡断面分 界，出口断面至过渡断面称为射流起始段。过渡断面以后称 为射流主体段。
用半经验公式表示射流各横截面上的无因次速度分布如下：
令
y 1.5 2 [1 ( ) ] m R y R [1 1.5 ]2 m
（6 — 3）
(6 — 3a)
由此得出 y/R 从轴心或核心边界到射流外边界的变化范围为 / m 从轴心或核心边界到射流边界的变化范围为1 0。 0 1。
R x0 s s s as 1 1 3.4 3.4( 0.294) r0 x0. r0 / tan r0 r0
R r0 3.4as
(6—2)
x0 s R x0 / r0 s / r0 3.4 ( x0 s) 3.4ax r0 x0. / r0 1/ tan
290 00
44030 68030
0.24 收缩极好的平面喷口 0.108 平面壁上锐缘狭缝 0.118 具有导叶且加工磨圆边口 0.155 的风道上纵向缝
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由（6—1）式可知， a 值确定，射流边界层的外边界线 也就被确定，射流即按一定的扩散角 a 向前作扩散运动，这 就是它的几何特征。应用这一特征，对圆断面射流可求出射 流半径沿射程的变化规律。
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二、紊流系数 a 及几何特征 射流外边界层是一条直线，如图6—1上的 AB及 DE 线。 AB 、 DE 延至喷嘴内交于 M 点，此点称为极点， AMD 的 一半称为极角 ,又称扩散角 。 Bo为圆断面射流截面的半径 R（或平面射流边界层的 半宽度 yb ）。它和从极点起点算的距离成正比，即 Bo ＝ Kx 。 oM 是从极点起算的 x 距离。由图看出，Bo/oM =tan a , 故 Kx tan K a =3.4a (6-1) x 式中 K—试验常数；
0.0 6 6 0.0 7 1
喷 嘴 种 类 带有收缩口的喷嘴 圆柱形管 带有导风板的轴流式通风 机带导流板的直角弯管
喷 嘴 种 类
表6—1 2
780 40 290 30 32010 410 20
250 20 27 10
0
带金属网格的轴流风机
0.0 7 6 0.0 8 0 .1 2 0 .2 0
D as 6.8( 0.147) d0 d0
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三、运动特征 大量实验研究表明，射流各截面上速度分布具有相似性。
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特留彼尔主体段内无因次距离与无因次速度的取法规定：
第六章
气体射流
§6–1 无限空间淹没紊流射流的特征
§6–2 圆断面射流的运动分析
§6–3 平面射流
§6–4 温差或浓差射流
§6–6 有限空间射流
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第六章
气体射流
气体自孔口、管嘴或条缝向外喷射所形成的流动，称为气 体淹没射流。当出口速度较大，流动呈紊流状态，叫做紊流射 流。工程上所应用的射流，多为气体紊流射流。
2017/11/17 15
四、动力特征 实验证明，射流中任意点上的静压强均等于周围气体的 压强。现取6-5中1-1、2-2所截的一段射流脱离体，分析其上 受力情况。因各面上所受静压强均相等，则 x 轴外力之和为 零。据动量方程可知，各横截面上动量相等—动量守恒，这 就是射流的动力学特征。 以圆断面射流为例应用动量守恒原理
2 Q r 0 0 ，任意横截面上的 出口截面上动量流量为 0 0
动量流量则需积分。
R
0
2 ydy 2 2 ydy
—喷口形状系数，圆形喷嘴， ＝3.4；
a—紊流系数，由实验决定，是表示射流流动结构的 特征系数。 2017/11/17
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紊流系数 a 与出口断面上紊流强度有关，紊流强度越大， a 值也大，使射流扩散角 a 增大，被带动的周围介质增多，射 流速度沿程下降加速。 a 还与射流出口断面上速度分布的均匀 性有关。各种不同形状喷嘴的紊流系数和扩散角的实测值列表 6—1。 紊流系数 2
射流讨论的是出流后的流速场、温度场和浓度场。
射流到无限大空间中，流动不受固体边壁的限制，为无限 空间射流，又称自由射流。反之，为有限空间射流，又称受限 射流。
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§6-1 无限空间淹没紊流射流的特征
现以无限空间中圆断面紊流射流为例，讨论射流运动。
气流自半径为 R 的圆断面喷嘴喷出。出口断面上的速度 认为均匀分布，皆为 u0 值，且流动为紊流。取射流轴线Mx 为x 轴。
由于射流为紊流型，紊流的横向脉动造成射流与周围介 质之间不断发生质量、动量交换，带动周围介质流动，使射 流的质量流量、射流的横断面积沿 x 方向不断增加，形成了 向周围扩散的锥体状流动场，如图6—1所示的锥体CAMDF。
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紊流射流的结构及特性。
C
起始段
B
A
主体段
M
D
核心
边
o
E
在上式中，0.5vm点表示速度为轴心速度的一半之处的点。
阿勃拉莫维奇整理起始段时，所用无因次量为
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经过这样整理使得出书中图6—3b。可以看到原来各截面不 同的速度分布曲线，经过这样变换均成为同一条无因次分布线。 这种同一性说明．射流各截面上速度分布的相似性。这就是射 流的运动特征。