高二物理競賽射流與浮羽流課件

射流與浮羽流射流與浮羽流一、射流概述二、等密度自由紊動射流三、浮力羽流四、浮射流五、橫流中的紊動射流射流與浮羽流一、射流概述二、等密度自由紊動射流三、浮力羽流四、浮射流五、橫流中的紊動射流一、射流概述1、射流的一般概念射流是指流體在動量作用下從各種形式的孔口（排放口）噴出流入周圍流體（同一種或另一種）內(nèi)的一種流動。按流態(tài) 按性質(zhì) 按斷面 按邊界 按驅(qū)動一、射流概述1、射流的一般概念質(zhì)量通量、體積流量??????????

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????????一、射流概述2、紊動射流的形成與結(jié)構(gòu)設(shè)流體從一條很長的窄縫流出，射入無限空間同種靜止流體中，射流流股與周圍靜止流體間存在速度不連續(xù)的間斷面，間斷面是不穩(wěn)定的剪切斷面，一旦受到干擾，將失去穩(wěn)定產(chǎn)生渦旋，卷吸周圍流體進入射流，同時不斷移動、變形、分裂產(chǎn)生紊動，和周圍原本靜止的流體之間產(chǎn)生質(zhì)量、動量交換，其影響范圍逐漸向內(nèi)外兩側(cè)發(fā)展，形成具有內(nèi)外邊界的自由紊動混合層。一、射流概述2、紊動射流的形成與結(jié)構(gòu)射流流動呈紊動間歇現(xiàn)象，時而紊流、時而層流，射流邊界處尤為顯著。邊界附近u/um=0.1處，間歇系數(shù)γ=0.5。射流邊界是由紊動渦體和周圍流體交錯組成的不規(guī)則界面。起始段/發(fā)展段核心區(qū)（保持u0

）紊流邊界層混合區(qū)（

剪切層）過渡段主體段/基本段一、射流概述3、紊動射流的特征幾何特征射流任一斷面的厚度與該斷面到射流源的距離成正比。b=εx，ε為射流擴展系數(shù)。運動特征射流主體段各斷面的縱向速度分布相似（

u-y→u/um-b1/2

）。u/um=f(y/b)，b為射流半壁厚u/um=f1(y/x)，主體段無量綱速度等值線是通過射流極點的一族射線。一、射流概述3、紊動射流的特征（3）動力特征進入靜止流體的等密度、自由紊動淹沒射流：氣體射流壓強等于背壓，為常數(shù)；液體射流，如水體，動水壓強呈靜水壓強分布，差別不超過動壓ρum2的5~6%。單位時間內(nèi)通過各斷面的流體總動量通量??M為常數(shù)，??

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??????????。幾何、運動和動力特征是解決射流問題的重要依據(jù)。此外：射流脈動流速和時均流速屬于相同量級，三個方向的脈動強度??′??、??′??、??′??

也屬于相同量級；射流寬度遠小于射流長度，射流具有邊界層的性質(zhì)；射流任一斷面上，橫向分速遠小于縱向流速。一、射流概述4、射流的研究內(nèi)容和分析途徑研究內(nèi)容：射流軸線軌跡、射流擴展范圍和射流中流速分布、非等溫射流的溫度分布、變密度射流的密度分布和射流挾帶物質(zhì)的濃度分布等。分析途徑：實驗研究：復(fù)雜的射流問題求解射流邊界層微分方程：將射流運動的微分方程簡化為邊界層方程動量積分法：根據(jù)射流特征，將射流偏微分方程轉(zhuǎn)變?yōu)槌Ｎ⒎址匠蹋潢P(guān)鍵是積分計算射流斷面的動量通量射流與浮羽流一、射流概述二、等密度自由紊動射流三、浮力羽流四、浮射流五、橫流中的紊動射流二、等密度自由紊動射流1、平面自由紊動淹沒射流的動量積分解從窄長縫隙中噴出進人無限空間、同種靜止流體的射流為??平面自由紊動淹沒射流。出口雷諾數(shù)????

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????時，射流為紊動射流，可用動量積分法求解。??????????????=

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????) ??????(?????????????)任一斷面上的單寬體積流量Q??=

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????二、等密度自由紊動射流1、平面自由紊動淹沒射流的動量積分解（1）主體段流動射流沿軸線流量增加率為：根據(jù)質(zhì)量守恒，卷吸單寬流量為：卷吸流速為：、卷吸系數(shù)為：????????=

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