《流体力学》第六章气体射流解析PPT教学课件

(r0)2(v0)221(v)2yd(y)
Rvm 0vm RR
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应用半经验公式代入：
v [1(y)1.5]2
vm
R
( r R 0 ) 2 ( v v m 0 ) 2 2 0 1 ( v v m ) 2 R y d ( R y ) 2 0 1 ( v v m ) 2d 2 B 2
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第一节 无限空间淹没紊流射流的特征
气流自半径为R 的圆断面喷嘴喷 M 出，出口断面上 的速度认为均匀 分布。
A αr0
D
X0
起 始 段
主 体 段 C
B
核 心
R 0
边 E
界 层
Sn
F
S
X
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，形成向周围扩散的锥体状流
动场。
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紊流系数
喷嘴种类 带有收缩口的喷嘴
a
0.066 0.071
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
0.076 0.08 0.12 0.20
2
25o20 ' 2 7 o1 0 '
29o00'
4 4 o3 0 ' 6 8 o3 0 '
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紊流系数
喷嘴种类
带金属网格的轴流风机 收缩极好的平面喷口 平面壁上锐缘狭缝 具有导叶且加工磨圆边 口的风道上纵向缝
起 始 段
主 体 段
C
B
M
A αr 0
核 心
R 0
D X 0
S n
边 E
界 层 F
S2020/10/16X6可得：
r R 0 x 0 x 0 s 1 r 0 / s t g 1 3 .4 a r s 0 3 .4 a r 0 s 0 .2 9 4
又 r R 0 x 0 /x r 0 0 /r 0 s /r 0 1 x / 0 t g s 3 .4 a ( x 0 s ) 3 .4 a x
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射流核心 边界层 过渡断面（转折断面） 起始段及主体段 扩散角（极角）
B0Kx
tgKxK3.4a
x
紊流系数
起 始 段
主 体 段 C
B
A
R
M
αr 0
核 心 0
D X0
边 E
界 层
Sn
F
S
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X
射流结构
紊流系数与 出口断面上 紊流强度有 关，也与出 口断面上速 度分布的均 匀性有关。 （表6-1）
0 R v 2 y d y v 0 R 2 v 2 y d y
动量守恒式：
r0 2v0 20 R2v2ydy
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第二节 圆断面射流的运动分析
现根据紊流射流特征来研究圆断面射流的速度，
流量和射程的变化规律。
轴心速度
r0 2v0 20 R2 v2ydy
用 R2vm2 除两端：
v 3.28 r m
0
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v0
R
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再将射流半径R沿程变化规律(6-1-2),(6-1-2a) 式代入,得:
v vm 0as0 .9 0 6 .2 594as0 .0 4.8 1470 a .9 x 6
r0
d0
说明了无因次轴心速度与无因次距离
x
成反比的规律．
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Bn和Cn值
n
1
1.5
2
2.5
3
Bn 0.0985 0.064 0.0464 0.0359 0.0286
Cn 0.3845 0.3065 0.2585 0.2256 0.2015
Bn
1
(
v
)nd
0 vm
Cn
1
(
v
)nd
0 vm
rR 0 2 v vm 0 22B 220.0464
以直径表示
D6.8(as0.147)
d
d0
起 始 段
主 体 段
C
B
M
A αr 0
核 心
R 0
D X 0
S n
边 E
界 层 F
S
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X
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由两图中可见：无论主体段或起始段内， 轴心速度最大，从轴心向边界层边缘，速 度逐渐减小至零。
距喷嘴距离越远，即x值增大，边界层厚度 越大，而轴心速度则越小，也就是说，随 着x的增大，速度分布曲线不断地扁平化了。
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段名 参数名称 轴心速度
主
流量
体 断面平均 流速
段 质量平均 流速
符号
vm
Q
圆断面射流
vm 0.48 v0 as 0.147
d0
平面射流
vm v0
1.2 as 0.41 b0
a
0.24 0.108 0.118
0.155
2
78o40' 29o30' 32o10'
41o20'
从表中数值可知,喷嘴上装置不同形式的风
板栅栏,则出口截面上气流的扰动紊乱程度不
同,因而紊流系数也就不同。扰动大的紊流系
数值增大，扩散角也增大。
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由 tanKxK3.4a可知：
x
a值确定，射流边界层的外边界线也就确定，射流 即按一定的扩散角向前作扩散运动，这就是它的 几何特征。应用这一特征，对圆断面射流可求 出射流半径射程的变化规律．
第六章 气体射流
气体自孔口、喷嘴或条缝向外喷射所形成的流动， 称为气体淹没射流，简称为气体射流。
当出口速度较大，流动呈紊流状态时，叫做紊流 射流。
在空调通风工程上所应用的射流，多为气体紊流 射流。
射流主要研究的是出流后的流速场、和浓度场。
射流分无限空间射流（自由射流）和有限空间射 流（受限射流）。
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断面流量 断面平均流速 质量平均流速 起始段核心长度及收缩角 起始段流量 起始段断面平均流速 起始段质量平均流速
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射流参数的计算
段 名
参数名称
符号
圆断面射流
平面射流
主 扩散角
α tg3.4a tg2.44a
体
段 射流直径 或半高度
D b
dD0 6.8das00.147 bb0 2.44ab0s0.41
注意几个符号的含义：
y,y0.5vm,v,vm,v0, yyb c
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用半经验公式表示射流各横截面上的
无因次速度分布为： v [1(y)1.5]2
vm
R
y
R
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v (11.5)2
vm
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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。
因各面上所受静压强均相等，则x轴向外力 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。
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10
+y
12
dy
R
R
M
¦Αr
y'
y
y
0
x
y'
-y
1
x0
s
2
x
射流计算式的推证
圆断面射流为例应用动量守恒原理截面
上动量流量为
Q 0v0r02v0 2
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任意横截面上的动量流量则需积分