第六章气体射流解析
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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。
Leabharlann Baidu
+y
1 R y' x y'
2 dy
R M
¦Α r
0
y
y
x
-y
0
s x
1
2
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 2 2
Q0v0 r0 v0
第一节 无限空间淹没紊流射流的特征
起始段 主体段 B A M
α
C
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。
R 核心 边 E 0
r0 D
界
层 F
X0
Sn 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。
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、温度场和浓 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）。
任意横截面上的动量流量则需积分
R
0
v 2 ydyv 2 v ydy
2 0
R
动量守恒式：
r v 2 v ydy
2 2 0 0 2 0
R
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。 R 2 轴心速度 r 2v 2 2 v ydy
2 2
v n Cn ( ) d 0 v m
vm r0 3.28 v0 R
再将射流半径R沿程变化规律(6-1-2),(6-1-2a) 式代入,得:
vm 0.965 0.48 0.96 v0 as 0.294 as 0.147 a x 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．
起始段 主体段 R 核心 边 E X0 Sn S X 0 C B A M
α
r 0 D
界
层 F
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。
界
层 F
射流结构
紊流系数
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
a
0.066 0.071 0.076 0.08 0.12 0.20
2
25o 20' 27o10'
29 00
o
o
'
'
44 30
68o 30'
紊流系数
喷嘴种类
a
0.24 0.108 0.118
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）
起始段 B A M
α
B 0 Kx
Kx tg K 3.4a x
C
紊流系数 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）
主体段 R
r0 D
核心 边
0
E X0 Sn S X
Bn和Cn值
n
Bn Cn
1 0.0985
1.5 0.064
2
2.5
3 0.0286 0.2015
0.0464 0.0359
0.3845 0.3065 0.2585 0.2256
1
1
v n Bn ( ) d 0 v m
r0 v0 2 B2 2 0.0464 R vm
注意几个符号的含义：
yc y, y0.5vm , v, vm , v0 , yb
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 y 1.5 2 [1 ( ) ] vm R
y R
v 1.5 2 (1 ) vm
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。
0 0
0
用 R
2 2 m
v
除两端：
1 v r0 2 v0 2 y 2 y ( ) ( ) 2 ( ) d( ) 0 v R vm R R m
应用半经验公式代入：
v y 1.5 2 [1 ( ) ] vm R
1 v 1 v r0 2 v0 2 y 2 y 2 ( ) ( ) 2 ( ) d ( ) 2 ( ) d 2 B2 0 v 0 v R vm R R m m
0.155
2
78 40 o ' 29 30 o ' 32 10
o '
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
41 20
o
'
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。
as R x0 s s s 1 1 3.4a 3.4 0.294 r0 x0 r0 / tg r0 r0
又
R x0 / r0 s / r0 x0 s 3.4a( x0 s) 3.4ax r0 x0 / r0 1/ tg D as 以直径表示 6.8( 0.147) d d0
由
Kx tan K 3.4a x
可知：
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 出射流半径沿射程的变化规律．
起始段 B A M
α
主体段 R
C
r 0 D
核心 边
0
E X0 Sn S X
界
层 F
可得：
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
射流参数的计算
段 名 主 体 段 参数名称 扩散角
符号 圆断面射流 平面射流
α D b
tg 3.4a
tg 2.44a
射流直径 或半高度
as b D as 6.8 0.147 2.44 0.41 d0 d 0 b0 b0
Leabharlann Baidu
+y
1 R y' x y'
2 dy
R M
¦Α r
0
y
y
x
-y
0
s x
1
2
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 2 2
Q0v0 r0 v0
第一节 无限空间淹没紊流射流的特征
起始段 主体段 B A M
α
C
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。
R 核心 边 E 0
r0 D
界
层 F
X0
Sn 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。
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、温度场和浓 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）。
任意横截面上的动量流量则需积分
R
0
v 2 ydyv 2 v ydy
2 0
R
动量守恒式：
r v 2 v ydy
2 2 0 0 2 0
R
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。 R 2 轴心速度 r 2v 2 2 v ydy
2 2
v n Cn ( ) d 0 v m
vm r0 3.28 v0 R
再将射流半径R沿程变化规律(6-1-2),(6-1-2a) 式代入,得:
vm 0.965 0.48 0.96 v0 as 0.294 as 0.147 a x 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．
起始段 主体段 R 核心 边 E X0 Sn S X 0 C B A M
α
r 0 D
界
层 F
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。
界
层 F
射流结构
紊流系数
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
a
0.066 0.071 0.076 0.08 0.12 0.20
2
25o 20' 27o10'
29 00
o
o
'
'
44 30
68o 30'
紊流系数
喷嘴种类
a
0.24 0.108 0.118
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）
起始段 B A M
α
B 0 Kx
Kx tg K 3.4a x
C
紊流系数 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）
主体段 R
r0 D
核心 边
0
E X0 Sn S X
Bn和Cn值
n
Bn Cn
1 0.0985
1.5 0.064
2
2.5
3 0.0286 0.2015
0.0464 0.0359
0.3845 0.3065 0.2585 0.2256
1
1
v n Bn ( ) d 0 v m
r0 v0 2 B2 2 0.0464 R vm
注意几个符号的含义：
yc y, y0.5vm , v, vm , v0 , yb
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 y 1.5 2 [1 ( ) ] vm R
y R
v 1.5 2 (1 ) vm
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。
0 0
0
用 R
2 2 m
v
除两端：
1 v r0 2 v0 2 y 2 y ( ) ( ) 2 ( ) d( ) 0 v R vm R R m
应用半经验公式代入：
v y 1.5 2 [1 ( ) ] vm R
1 v 1 v r0 2 v0 2 y 2 y 2 ( ) ( ) 2 ( ) d ( ) 2 ( ) d 2 B2 0 v 0 v R vm R R m m
0.155
2
78 40 o ' 29 30 o ' 32 10
o '
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
41 20
o
'
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。
as R x0 s s s 1 1 3.4a 3.4 0.294 r0 x0 r0 / tg r0 r0
又
R x0 / r0 s / r0 x0 s 3.4a( x0 s) 3.4ax r0 x0 / r0 1/ tg D as 以直径表示 6.8( 0.147) d d0
由
Kx tan K 3.4a x
可知：
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 出射流半径沿射程的变化规律．
起始段 B A M
α
主体段 R
C
r 0 D
核心 边
0
E X0 Sn S X
界
层 F
可得：
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
射流参数的计算
段 名 主 体 段 参数名称 扩散角
符号 圆断面射流 平面射流
α D b
tg 3.4a
tg 2.44a
射流直径 或半高度
as b D as 6.8 0.147 2.44 0.41 d0 d 0 b0 b0