流體力學(xué)氣體射流解析教學(xué)文案

流體力學(xué)氣體射流解析射流核心邊界層過(guò)渡斷面（轉(zhuǎn)折斷面）起始段及主體段擴(kuò)散角（極角）紊流系數(shù)紊流系數(shù)與出口斷面上紊流強(qiáng)度有關(guān)，也與出口斷面上速度分布的均勻性有關(guān)。（表6-1）射流結(jié)構(gòu)噴嘴種類帶有收縮口的噴嘴0.0660.071圓柱形管0.0760.08帶有導(dǎo)風(fēng)板的軸流式通風(fēng)機(jī)帶導(dǎo)流板的直角彎管0.120.20紊流系數(shù)平面壁上銳緣狹縫具有導(dǎo)葉且加工磨圓邊口的風(fēng)道上縱向縫收縮極好的平面噴口紊流系數(shù)從表中數(shù)值可知,噴嘴上裝置不同形式的風(fēng)板柵欄,則出口截面上氣流的擾動(dòng)紊亂程度不同,因而紊流系數(shù)也就不同。擾動(dòng)大的紊流系數(shù)值增大，擴(kuò)散角也增大。0.240.1080.118噴嘴種類帶金屬網(wǎng)格的軸流風(fēng)機(jī)0.155由可知：a值確定，射流邊界層的外邊界線也就確定，射流即按一定的擴(kuò)散角向前作擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，這就是它的幾何特征。應(yīng)用這一特征，對(duì)圓斷面射流可求出射流半徑射程的變化規(guī)律．可得：又以直徑表示由兩圖中可見(jiàn)：無(wú)論主體段或起始段內(nèi)，軸心速度最大，從軸心向邊界層邊緣，速度逐漸減小至零。距噴嘴距離越遠(yuǎn)，即x值增大，邊界層厚度越大，而軸心速度則越小，也就是說(shuō)，隨著x的增大，速度分布曲線不斷地扁平化了。注意幾個(gè)符號(hào)的含義：用半經(jīng)驗(yàn)公式表示射流各橫截面上的無(wú)因次速度分布為：動(dòng)力特征：實(shí)驗(yàn)證明：射流中任意點(diǎn)上的靜壓強(qiáng)均等于周?chē)鷼怏w的壓強(qiáng)。因各面上所受靜壓強(qiáng)均相等，則x軸向外力之和為零。據(jù)動(dòng)量方程可知，各橫截面上動(dòng)量相等——?jiǎng)恿渴睾?，這就是射流的動(dòng)力學(xué)特征。

圓斷面射流為例應(yīng)用動(dòng)量守恒原理截面上動(dòng)量流量為

任意橫截面上的動(dòng)量流量則需積分動(dòng)量守恒式：第二節(jié)圓斷面射流的運(yùn)動(dòng)分析現(xiàn)根據(jù)紊流射流特征來(lái)研究圓斷面射流的速度，流量和射程的變化規(guī)律。軸心速度用

除兩端：應(yīng)用半經(jīng)驗(yàn)公式代入：n11.522.53Bn0.09850.0640.04640.03590.0286Cn0.38450.30650.25850.22560.2015Bn和Cn值再將射流半徑R沿程變化規(guī)律(6-1-2),(6-1-2a)式代入,得:說(shuō)明了無(wú)因次軸心速度與無(wú)因次距離成反比的規(guī)律．?dāng)嗝媪髁繑嗝嫫骄魉儋|(zhì)量平均流速起始段核心長(zhǎng)度及收縮角起始段流量起始段斷面平均流速起始段質(zhì)量平均流速段名參數(shù)名稱符號(hào)圓斷面射流平面射流擴(kuò)散角α射流直徑或半高度主體段Db射流參數(shù)的計(jì)算段名參數(shù)名稱符號(hào)圓斷面射流平面射流主體段軸心速度流量Q斷面平均流速質(zhì)量平均流速段名參數(shù)名稱符號(hào)圓斷面射流平面射流起始段流量斷面平均流速質(zhì)量平均流速段名參數(shù)名稱符號(hào)圓斷面射流平面射流起始段核心長(zhǎng)度噴嘴至極點(diǎn)距離收縮角例6-1：用軸流風(fēng)機(jī)水平送風(fēng)，風(fēng)機(jī)直徑為d0=600mm，出口風(fēng)速10m/s，求距出口10米處的軸心速度和風(fēng)量。解：首先應(yīng)判斷該截面是處于起始段還是主體段（在書(shū)上補(bǔ)充）

應(yīng)用表6-3的公式進(jìn)行計(jì)算噴嘴種類帶有收縮口的噴嘴0.0660.071圓柱形管0.0760.08帶有導(dǎo)風(fēng)板的軸流式通風(fēng)機(jī)帶導(dǎo)流板的直角彎管0.120.20紊流系數(shù)例6-2：已知空氣淋浴地帶要求射流半徑為1.2m，質(zhì)量平均流速v2為3m/s，圓形噴嘴直徑為0.3m，求1、噴口至工作地帶的距離。2、噴嘴流量。噴嘴種類帶有收縮口的噴嘴0.0660.071圓柱形管0.0760.08帶有導(dǎo)風(fēng)板的軸流式通風(fēng)機(jī)帶導(dǎo)流板的直角彎管0.120.20紊流系數(shù)已知射流直徑D,v2,d0,a,求S和Q0第三節(jié)平面射流氣體從狹長(zhǎng)縫隙中外射運(yùn)動(dòng)時(shí)，射流只能在垂直條縫長(zhǎng)度的平面上擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，如果條縫相當(dāng)長(zhǎng)，這種流動(dòng)可視為平面運(yùn)動(dòng)，故稱為平面射流。平面射流噴口高度以2b0表示，tgα=2.44a,其他幾何、運(yùn)動(dòng)動(dòng)力特征完全與圓斷面射流相似，公式見(jiàn)表6-3。和圓斷面射流相比，流量沿程的增加，流速沿程的衰減都要慢些，這是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)的擴(kuò)散被限定在垂直于條縫長(zhǎng)度的平面上的緣故。段名參數(shù)名稱符號(hào)圓斷面射流平面射流擴(kuò)散角α射流直徑或半高度主體段Db射流參數(shù)的計(jì)算段名參數(shù)名稱符號(hào)圓斷面射流平面射流主體段軸心速度流量Q斷面平均流速質(zhì)量平均流速段名參數(shù)名稱符號(hào)圓斷面射流平面射流起始段流量斷面平均流速質(zhì)量平均流速段名參數(shù)名稱符號(hào)圓斷面射流平面射流起始段核心長(zhǎng)度噴嘴至極點(diǎn)距離收縮角第四節(jié)溫差或濃差射流射流本身的溫度或濃度與周?chē)鷼怏w的溫度、濃度有差異。溫差、濃差射流分析，主要是研究射流溫差、濃差分布場(chǎng)的規(guī)律，同時(shí)討論由溫差、濃差引起的射流彎曲的軸心軌跡。在實(shí)際應(yīng)用中，為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，可以認(rèn)為：

溫度、濃度內(nèi)外的邊界與速度內(nèi)外的邊界相同。

熱量擴(kuò)散比動(dòng)量擴(kuò)散要快，溫度邊界層比速度邊界層發(fā)展要快要厚。濃度擴(kuò)散與溫度擴(kuò)散相似。實(shí)線：速度邊界層虛線：溫度邊界層試驗(yàn)得出：截面上溫度分布、濃度分布與速度分布關(guān)系如下：截面上任一點(diǎn)溫差軸心上溫差與動(dòng)力特征類似，熱力特征是：在等壓的情況下，以周?chē)鷼怏w的焓值作為起算點(diǎn)，射流各橫截面上的相對(duì)焓值不變。軸心溫差：質(zhì)量平均溫差：該溫差乘ρQc，便得出相對(duì)焓值。起始段質(zhì)量平均溫差：書(shū)上錯(cuò)了,改過(guò)來(lái)書(shū)上錯(cuò)了,改過(guò)來(lái)濃差溫差的射流計(jì)算見(jiàn)表6-4射流彎曲溫差射流或濃差射流由于密度與周?chē)芏炔煌?所受重力與浮力不相平衡,使整個(gè)射流將發(fā)生向下或向上彎曲,但整個(gè)射流仍可看作是對(duì)稱于軸心線。取軸心線上單位體積流體作為研究對(duì)象，只考慮受重力和浮力作用，推導(dǎo)軸心線彎曲軌跡公式。xyA’Ayxd射流軸線的彎曲A由氣體狀態(tài)方程式，在等壓狀態(tài)下，有：xyA’AyxdAj:垂直向上的加速度將軸心溫差換成了軸心速度關(guān)系將代入，積分，并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比后得：記在表6-4上為阿基米德準(zhǔn)數(shù)用噴嘴直徑除之，得無(wú)因次軌跡方程為：對(duì)于平面射流：例題6-1，6-2，6-3第六節(jié)有限空間射流射流結(jié)構(gòu)邊界橄欖狀有回流區(qū)流線呈閉合狀射流分三階段自由擴(kuò)張段有限