流体力学_龙天渝_气体射流ppt课件

第六章 气体射流 1
第一节 无限空间淹没紊流射流的特征 第二节 圆断面射流的运动分析 第三节 平面射流 第四节 温差或浓度差射流 第五节 旋转射流 第六节 有限空间射流
第一节 无限空间淹没紊流射流的特 征
出流到无限大空间中，流动不受固体边壁的限制，为无限空 间射流，又称自由射流。射流的流动特性及结构图：
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试验得出，截面上温差分布，浓度差分布与速度分布关系如下： 图6-6（b）为上述式子的反映。 一、轴心温差 二、质量平均温差
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三、起始段质量平均温差 对于浓差射流其规律与温差射流相同。所以温差射流公式完全 适用与浓差射流。见表6-4。
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四、射流弯曲温差射流或浓差射流由于密度与周围密度不同， 所受的重力与浮力不相平衡，使整个射流将发生向下或向上弯 曲。通过推导可得出无因次轨迹方程为
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七、起始段断面平均流速v1 八、起始段质量平均流速v2
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气体从狭长缝隙中外射运动时，射流在条缝长度方向几乎无扩 散运动，只能在垂直条缝长度的各个平面上扩散运动。这种流 动称为平面射流。从表6-3中可看出，各无因次参数
对平面射流来说，都与
无因次距离有关。和圆断面
射流相比，流量沿程的增加、流速沿程的衰减都要慢些。
求出
代入下式
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所以 工作地点质量平均风速要求3m/s 因为 所以
风口到工作面距离s可用下式求出
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一、旋转射流概述 气流通过具有旋流作用的喷嘴外射运动。气流本身一面旋转， 一面向周围介质中扩散前进，这就形成了旋转射流。 二、旋转射流的流速分布 如图6-10 三、旋转射流的压强分布 图6-13反映了无因次压强的变化
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动力特征 取图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 ，可知各横截面上轴向动量相等——动量守恒，这就是射流的 动力学特征。所列动量守恒式：
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第二节 圆断面射流的运动分析
一、轴心速度vm
说明了无因次轴心速度与无因次距离 成反比。 二、断面流量QV
三、断面平均流速v1
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四、质量平均流速v2 五、起始段核心长度sn及核心收缩角 六、起始段流量QV
为回流流量，定义为
图6-16给出了无因次回流流量沿无因次距离的变化情况。对比 不同 值的回流情况，可看出：（1） 值大，回流流量显著 增加，回流区长度也增加；（2）无论 值多大，最大无因次 回流流量都出现在 =0.5处，也就是出现在旋转射流的起始段。
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实际工程上通风射流是向房间送风，射流受到限制，形成有限 空间射流。 一、射流结构 由于房间边壁限制了射流边界层的发展扩散，射流半径及数量 不是一直增加，增大到一定程度后反而逐渐减小，使其边界线 呈橄榄形，如图6-17所示。重要的特征是橄榄形的边界外部与 固体边壁间形成与射流方向相反的回流区，于是流线呈闭合状。 这些闭合流线环绕的中心，就是射流与回流共同形成的旋涡中 心c。 二、动力特征 射流内部的压强是变化的，随射程的增大，压强增大，直至端 头压强最大，达到稳定后比周围大气压强要高一些。射流沿程 动量不相等，沿程减少。
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四、旋转强度 旋转强度 的定义
式中 L0——流体进入旋流器时，相对于旋转轴的动量矩； K0——旋流器出口断面上的平均动量； d——旋流器出口断面直径。
图6-14中比较了不同 的射流的无因次速度沿射流轴向的变 化情况；图6-15是在不同的 值下，无因次流量变化曲线。
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四、无因次流量 及 无因次流量计算的计算公式
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三、半经验公式 回流平均速度v的半经验公式：
式中v0、d0 ——喷嘴出口速度、直径； F——垂直于射流的房间横截面积； ——射流截面至极点的无因次距离； a——紊流系数。
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式中，
为阿基米德准数，于是上式变为
对于平面射流，有 式中，
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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15℃，车间空气温度30 ℃，要求工作地点的质量 平均温度降到25 ℃ ，采用带导叶的轴流风机，紊流系数 = 0.12。求（1）风口的直径及速度;（2）风口到工作面的距离。 [解]温差 =15-30=-15 ℃
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紊流系数 及几何特征
紊流系数是表征射流流动结构的特征系数。它与出口断面上紊 流强度有关，紊流强度越大。各种不同形状喷嘴的紊流系数和 扩散角的实测值列于表6-1。
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运动特征 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，见图6-2（a）及图6-3（a）：
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从两图中可见，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。随着x的增大，速度分布曲 线不断地扁平化。通过用无因次量处理上述两图可得图6-2（b） 、图6-3（b）的曲线。可看出各截面上速度分布的相似性。