流體力學(xué)泵及風(fēng)機(jī)-第6章 氣體射流

1、第六章第六章 氣體射流氣體射流 6.1 6.1 無限空間淹沒紊流射流的特征無限空間淹沒紊流射流的特征 6.26.2 圓斷面射流的運(yùn)動分析圓斷面射流的運(yùn)動分析 6.36.3 平面射流平面射流 6.4 6.4 溫差或濃差射流溫差或濃差射流第六章第六章 氣體射流氣體射流氣體氣體射流射流孔口、管嘴等外噴形成的流動，又稱氣體淹沒射流孔口、管嘴等外噴形成的流動，又稱氣體淹沒射流自由射流：無限空間射流，流動不受固體邊壁限制自由射流：無限空間射流，流動不受固體邊壁限制受限射流：有限空間射流，流動受固體邊壁限制受限射流：有限空間射流，流動受固體邊壁限制 由于射流是紊流流動，所以在射流的流動過程中，射流由于射流是

2、紊流流動，所以在射流的流動過程中，射流與周圍的靜止流體不斷地互相摻混，進(jìn)行質(zhì)量和動量交換，與周圍的靜止流體不斷地互相摻混，進(jìn)行質(zhì)量和動量交換，從而帶動著周圍的原來靜止流體一起向前運(yùn)動，由此射流的從而帶動著周圍的原來靜止流體一起向前運(yùn)動，由此射流的速度逐漸降低，最后射流的速度逐漸降低，最后射流的 動量全部消失在空間流體中，故動量全部消失在空間流體中，故稱為自由淹沒射流。稱為自由淹沒射流。 射流討論的是出流后的流速場、溫度場和濃度場。射流討論的是出流后的流速場、溫度場和濃度場。6.1 6.1 無限空間淹沒紊流射流的特征無限空間淹沒紊流射流的特征一、過渡斷面（轉(zhuǎn)折斷面）、起始段、主體段一、過渡斷面（

3、轉(zhuǎn)折斷面）、起始段、主體段射流核心：射流核心：u=u0邊界層：邊界層： uu0主體段主體段: 軸心軸心uu0 ， u沿程下降沿程下降射流特征：幾何？速度等？射流特征：幾何？速度等？極點(diǎn)極點(diǎn)噴管出口噴管出口過渡斷面過渡斷面6.1 6.1 無限空間淹沒紊流射流的特征無限空間淹沒紊流射流的特征一、過渡斷面（轉(zhuǎn)折斷面）、起始段、主體段一、過渡斷面（轉(zhuǎn)折斷面）、起始段、主體段射流核心：射流核心：u=u0邊界層：邊界層： uu0主體段主體段: 軸心軸心ux0+Sn時(shí)）時(shí)）二、主體段斷面流量二、主體段斷面流量Q)147. 0(4 . 4)294. 0(2 . 22 . 2d)1 ()4 . 3(96. 02

4、)d()(2d2001025 . 12020002000dasrasxaxaxaRyRyvvrRvvvryvyQQRmmRQ 隨隨x線性遞增線性遞增（當(dāng)（當(dāng)xx0+Sn時(shí)）時(shí)）三、主體段斷面平均流速三、主體段斷面平均流速v1AQv 1xaxaxaRrQQQAAQvv19. 0)4 . 31(2 . 2)(22000001mvv2 . 01四、主體段質(zhì)量平均流速四、主體段質(zhì)量平均流速v2定義定義v2 ：用：用v2乘以質(zhì)量即得真實(shí)動量乘以質(zhì)量即得真實(shí)動量200QvvQxaxaQQvv4545. 02 . 21002mvv47. 02五、起始段核心長度五、起始段核心長度sn及核心收縮角及核心收縮角過

5、渡斷面過渡斷面vm=v0 ，s=sn，代入，代入294. 0965. 000rasvvm得：得：arssarsnnn671. 0 ,671. 000asrn49. 1tg0六、起始段斷面流量六、起始段斷面流量Qrasrsrr49. 1tg00asRsrRr89. 4tg02000200200)(32. 176. 01d2rasrasvrvvrQQQQQRrr Q 隨隨s非線性遞增（當(dāng)非線性遞增（當(dāng)sx0+Sn時(shí)）時(shí)）兩端同除以兩端同除以mmTcvR2二、主體段質(zhì)量平均二、主體段質(zhì)量平均溫差溫差T2定義定義T2 ：用：用T2乘以乘以Qc即得相對焓值即得相對焓值200TQcTcQ147. 023.

6、 0294. 04545. 04545. 000002dasrasxaQQTT三、起始段質(zhì)量平均三、起始段質(zhì)量平均溫差溫差T2200002)(32. 176. 011rasrasQQTT濃差射流規(guī)律與溫差射流相同，見下表濃差射流規(guī)律與溫差射流相同，見下表四、射流彎曲四、射流彎曲 溫差或濃差射流由于密度溫差或濃差射流由于密度與周圍氣體密度的不同，所受與周圍氣體密度的不同，所受重力與浮力不平衡，引起發(fā)生重力與浮力不平衡，引起發(fā)生向上或向下的彎曲。向上或向下的彎曲。 整個(gè)射流仍可視為對稱于整個(gè)射流仍可視為對稱于軸心線，確定軸心線的彎曲軌軸心線，確定軸心線的彎曲軌跡后，即可得出整個(gè)彎曲的射流跡后，即可

7、得出整個(gè)彎曲的射流)35. 0251. 0(230200ssraTvTgye)35. 0cos51. 0()cos(Artg02000daxdxdxdyeTvTgd2000Ar阿基米德準(zhǔn)數(shù)阿基米德準(zhǔn)數(shù)對于平面射流對于平面射流5 . 220)205. 0(226. 0ArxaaTTye002,2 :bxxbyy式中例例6-3 工作地點(diǎn)質(zhì)量平均風(fēng)速要求工作地點(diǎn)質(zhì)量平均風(fēng)速要求3m/s，工作面直徑，工作面直徑D=2.5m，送風(fēng)溫度為送風(fēng)溫度為15C，車間空氣溫度，車間空氣溫度30 C，要求工作地點(diǎn)的質(zhì)量平，要求工作地點(diǎn)的質(zhì)量平均溫度降到均溫度降到25C，采用帶導(dǎo)葉的通風(fēng)機(jī)，其紊流系數(shù)，采用帶導(dǎo)葉的通

8、風(fēng)機(jī)，其紊流系數(shù)a=0.12。求（求（1）風(fēng)口的直徑及速度；（）風(fēng)口的直徑及速度；（2）風(fēng)口到工作面的距離。）風(fēng)口到工作面的距離。解：解：(1) 溫差溫差CT1530150CT53025269. 0147. 0 155147. 023. 00002dasdasTT692.469.08 .6)147.0(8 .600dasdDm 533.0692.45.2692.40Dd31 147. 023. 030002dasvvvm/s 9 0v例例6-3 工作地點(diǎn)質(zhì)量平均風(fēng)速要求工作地點(diǎn)質(zhì)量平均風(fēng)速要求3m/s，工作面直徑，工作面直徑D=2.5m，送風(fēng)溫度為送風(fēng)溫度為15C，車間空氣溫度，車間空氣溫度3

9、0 C，要求工作地點(diǎn)的質(zhì)量平，要求工作地點(diǎn)的質(zhì)量平均溫度降到均溫度降到25C，采用帶導(dǎo)葉的通風(fēng)機(jī)，其紊流系數(shù)，采用帶導(dǎo)葉的通風(fēng)機(jī)，其紊流系數(shù)a=0.12。求（求（1）風(fēng)口的直徑及速度；（）風(fēng)口的直徑及速度；（2）風(fēng)口到工作面的距離。）風(fēng)口到工作面的距離。(2) 上面已求出上面已求出 ,69. 0147. 0 0dasm 533.00dm 4 . 212. 00.5330.543 )147. 069. 0( 0ads下面檢驗(yàn)工作面是不是在主體段內(nèi)下面檢驗(yàn)工作面是不是在主體段內(nèi)m 4 . 2m 29. 112. 02/533. 0671. 0671. 00arsn工作斷面在主體段內(nèi)，前述計(jì)算正確工

10、作斷面在主體段內(nèi)，前述計(jì)算正確例例6-4 數(shù)據(jù)同上題，求射流在工作面的下降值數(shù)據(jù)同上題，求射流在工作面的下降值y/（圖（圖6-8）。）。解：已知解：已知CT150k 30330273eTm 533.00dm/s 90vm 43.2s12.0am 022. 0)35. 051. 0(230200ssdaTvTgye例例6-5 室外空氣以射流方式，由位于熱車間外墻上離地板室外空氣以射流方式，由位于熱車間外墻上離地板7.0m處的孔口送入。孔口的尺寸為高處的孔口送入?？卓诘某叽鐬楦?.35m，長，長12m。室外空氣的溫。室外空氣的溫度為度為-10C，室內(nèi)空氣溫度為，室內(nèi)空氣溫度為20 C，射流初速度為，射流初速度為2m/s。求地板上的溫度。求地板上的溫度。解：屬于平面射流。求軸心彎曲到地板時(shí)的軸心溫度，取解：屬于平面射流。求軸心彎曲到地板時(shí)的軸心溫度，取a=0.12 利用下式計(jì)算利用下式計(jì)算5 . 220)205. 0(226. 0ArxaaTTyek 29327320 k, 263273100eTT式中：式中：2035. 00 . 720byy0878. 02932)2010(35. 08 . 9)2(Ar22000eTvTbg代入求得：代入求得：1 .23