流体力学 11.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第十一章 射 流,第十一章 射 流,第一节,淹没射流的结构,第二节 圆断面射流的运动分析,第三节 平面射流的运动分析,第四节 淹没射流的温度分析和浓度分析,第一节 淹没射流的结构,射流：流体从孔口或隙缝以一定的速度喷出后，不受固体边界的限制，在某一空间中扩张的流动称为射流。,射流分类：,1,）自由射流（无限空间射流）和非自由射流（有限空间射流）。,2,）淹没射流和非淹没射流。,3,）湍流射流和层流射流。判定射流是层流射流或湍流射流的标准是雷诺数。,自由淹没射流：如果射流射入周围空间介质的温度与射流流体的温度相同，密度也相同，并且空间中介质是静止不动的，这种情况下的射流称为自由淹没射流。,图,11-1,自由淹没射流速度分布图,（扩散角）,2,基本段,2,R,极点,O,（收缩角）,2,转折截面,核心区,初始段,图,11-1,是由实验测定及观察得到的自由淹没湍流射流特性图由此图可以看出，湍流淹没射流可划分为几个区段，下面分别说明自由淹没射流的特性。,一、转折断面,沿,x,方向距离越大，射流边界层越宽，核心区越窄，至某一断面后，核心区将消失，此断面称为转折断面。,二、射流的初始段和基本段,在转折断面以前的射流段叫初始段，以后的射流段叫基本段。,三、射流极点、极角、极点深度,射流外边界的交点称为射流极点,四、基本段的速度分布,在基本段，各横断面的速度分布都不相同。一方面在射流轴线上，流速沿流向递减；另一方面，横断面上的速度由内向外递减至零。,射流基本段的速度分布可用半经验公式表示为：,五、初始段的速度分布,初始段内包含两部分，即核心层和边界层。核心层内各点速度都等于喷射速度,对实验结果进行总结归纳，得到下面的半经验公式,第二节 圆断面射流的运动分析,一、基本段的轴心速度,实验证明射流中各处压力都是相等的，等于周围介质的压力因此有：,把 、代上式得,把基本段的速度公式代上式得：,整理得,在转折断面处，射流宽度等于喷口直径的,2.74,倍，与实验结果有一些偏差,为使结果与实验结果更好地吻合修改式 为：,一般工程计算中,实验证明这种半经验理论分析公式有足够的精度。可以看出，射流的射出能力是与射流自喷口射出的初速度,u,0,、喷口半径,R,0,有关。,二、基本段的流量,任意断面上的流量为：,由于,所以：,由于：,综合上述公式可以得到：,修正为：,三、基本段的断面平均流速,断面平均流速,可以得到：,综合得：,任意断面处的断面平均流速约为该,处轴心速度的,1/5,。,四、基本段的质量平均流速,射流各断面上动量相等有：,可以看出流量之比：,或,可以看出断面质量平均流速也与断面到喷口的距离成反比，与喷出口处的流速成正比。,五、初始段的核心长度,初始段的核心长度为喷口到转折断面的距离,六、核心的收缩角,六、初始段的流量,任意断面的核心半径为,核心区的无量纲流量为,边界层的无量纲流量为,经过推导可得,七、初始段的断面平均流速,综合求得：,第三节 平面射流的运动分析,平面射流的速度分布,（,1,）基本段中心速度,（,2,）基本段的流量,（,3,）基本段的断面平均流速,（,4,）基本段的质量平均流速,（,5,）初始段的核心长度,（,6,）核心收缩角,（,7,）初始段的流量,（,8,）初始段的断面平均流速,第四节 淹没射流的温度分析和浓度分析,我们假定这种射流的运动规律与上两节介绍的射流运动规律相同，在这里不再进行分析。下面分析这种射流的温度和浓度沿流向的变化规律。,根据无量纲有,一、基本段中心温差沿流向的变化,气体的焓是不变的,把元量纲代入上式有：,最后得到：,二、基本段的流量平均温差,平均焓差,整理得,三、圆断面射流初始段的中心温差沿流向的变化,四、圆断面射流初始段的流量平均温差,五、平面射流初始段的中心温差,六、平面射流初始段的流量平均温差,七、平面射流基本段的中心温差,八、平面射流基本段的流量平均温差,如果射流中混杂着悬浮物（如灰尘、其它气体等），则浓度分布规律也和温度分布规律相似，只要用浓度,N,代替,T ,用浓度差 代替温差 即可。,本章结束,射 流,