PDF《第六章 气体射流》

第六章 气体射流 气体自孔口p管嘴或条缝向外喷射所形成的 流动,称为气体淹没射流,简称气体射流.

当出 口速度较大,流动呈现紊流状态时,叫做紊流射 流. 出流空间大小,对射流的流动影响很大.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,又自由射流.反之为有限空间 射流 射流的分类方法: 1.按射流流体的流动状态不同,可分为层流射流 和紊流射流.一般按喷口直径和出口流速计算的雷诺 数大于30以后即为紊流射流. 2.按射流流体的流动速度大小不同,可分为亚音 速射流和超音速射流. 3.按射流流体在充满静止流体的空间内扩散流动 的过程中,是否受到某固体边界的约束,可分为自由 射流、半限制射流和限制射流. 4.按射流流体在扩散流动过程中是否旋转,可分 为旋转射流和非旋转射流. 5.按射流管嘴出口截面形状不同,可分为圆形射 流(又称轴对称射流)、矩形射流、条缝射流(可按平 面射流处理)、环状射流和同心射流等. 对于矩形射流,当长宽比小于3时,可按轴对称 射流考虑,当长宽比大于10时,按平面射流考虑. 6.按射流流体的流动方向与外界空间流体的流动 方向不同,可分为顺流射流、逆流射流和叉流射流. 7.按射流流体与外界空间内流体的温度及浓度不 同,可分为温差射流和浓差射流. 8.按射流流体内所携带的异相物质的不同,可分 为气液两相射流,气固两相射流和液固两相射流以及 气液固多相射流等. 由于工程上常见的射流一般都是紊流射流,所以 本章主要讨论紊流射流的特征和机理. §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 温差射流与浓差射流 §6.6 有限空间射流 §6.1 无限空间淹没紊流射流的特征 射流主要研究出流后的流速场、温度 场和浓度场. P VAV末端 温控器 α

(一)射流场的形成与结构 --极角或扩散角 速度为u0的 部分称为核 心区;

其余 部分称为边 界层. 过度断面:只 有轴心速度为 u0的断面. 图6-1 自由射流的流场结构特征 ?

(二)射流场的几何特征及紊流系数a )

294 .

0 (

4 .

3 4 .

3 1

1 R

0 0

0 0

0 0

0 + = + = + r as r s a x s x s x x x r + = = = { a a a K tg

4 .

3 44 .

2 = ? = = ? α 圆断面射流 平面射流 a----紊(湍)流系数 ? ? ? ? ? ? ? ? + =

147 .

0 8 .

6 0

0 d as d D

0 0 ,

4 .

3 r x x x a r R = = 取决于管嘴出口截面上流体的紊流度及速 度分布的均匀程度,管嘴出口处流体的紊 流度越大,流速分布越不均匀,a值越大. ―形状系数;

―湍流系数,由实验决定,是表示射流 流动结构的特征系数. 湍流系数与喷口断面的湍流强度 和速度分 布均匀性有关. ? a ε 取决于管嘴 出口截面上 流体的紊流 度及速度分 布的均匀程 度,管嘴出 口处流体的 紊流度越大, 流速分布越 不均匀,a值 越大.

(三) 射流边界层的运动特征

2 5 .

1 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? = R y m υ υ ( )2

5 .

1 1 η υ ? =

(四)射流场的动力特征 x方向外力的合力为零,动量守恒----射流的动力学 特征

2 0

2 0

0 0

0 2

2 υ ρπ υ ρ πρυ r Q ydy R = = ∫ ydy r R ∫ =

0 2

2 0

2 0 2πρυ υ πρ 列动量守恒式: §6.2 圆断面射流的运动分析

(一)主体段轴心速度 m v - = + = x a d as r as v vm