流体力学第六章.ppt

三、末端涡流区从喷嘴出口断面至收缩段终了Ⅳ-Ⅳ断面的射程长度，可用下列半经验公式计算：在房间长度大于的情况下，在封闭末端产生涡流区，如下图所示。涡流区的出现是通风空调工程所不希望的，应当消除。第32页,共33页，2024年2月25日，星期天感谢大家观看第33页,共33页，2024年2月25日，星期天关于流体力学第六章§6-1概述气体经孔口﹑管嘴或条缝向周围气体空间喷射所形成的流动，称为气体淹没射流，简称气体射流。射流的研究对象与孔口管嘴出流的研究对象有所不同。射流讨论的是出流后的流速场、温度场以及浓度场，而孔口管嘴出流讨论的是出口断面的流速和流量。第2页,共33页，2024年2月25日，星期天一、射流分类根据气体射流的流动形态不同，可将射流分为气体层流射流和气体紊流射流。在采暖通风工程上应用的射流，一般多为气体紊流射流。根据射流气体的温度是否与周围气体温度相同，可将射流分为等温射流和温差射流。根据射流气体的浓度是否与周围气体浓度相同，可将射流分为等浓度射流和浓差射流。根据出流到的空间大小，可将射流分为自由射流和受限射流。流动不受固体边壁的限制，为无限空间射流，又称自由射流。反之为有限空间射流，又称受限射流。第3页,共33页，2024年2月25日，星期天二、射流的形成与结构1、射流的形成第4页,共33页，2024年2月25日，星期天2、射流的结构（5）起始段射流轴心上速度都为v0，而主体段轴心速度沿x方向不断下降，主体段中完全为射流边界层所占据。（1）速度为v0的部分称为射流核心，其余部分速度小于v0，称为边界层。（2）射流边界层一方面不断地向外扩散，带动周围介质进人边界层，另一方面向射流中心扩展。（3）轴心点上速度为v0的射流断面称为过渡断面或转折断面。（4）出口断面至过渡断面称为射流起始段,过渡断面以后称为射流主体段。第5页,共33页，2024年2月25日，星期天（6）实验结果及半经验理论都得出射流外边界是一条直线，如图上的AB及DE线。（7）AB、DE反向延长至喷嘴内交于M点，此点称为极点，∠AMD的一半称为极角(α)，又称扩散角。（8）BO为圆断面射流截面的半径(R)，R称为射流半径。2、射流的结构第6页,共33页，2024年2月25日，星期天§6-2无限空间淹没紊流射流的特征一、射流的几何特征射流外边界扩散的变化规律称为射流的几何特征。射流扩散半径R与射程S之间的关系:射流扩散角?的大小与紊流强度和喷口断面的形状有关，可按下式计算：a为紊流系数,大小取决于喷口结构形式和气流经过喷口时受扰动的程度，a值越大表示紊流强度越大.?为射流喷口的形状系数。第7页,共33页，2024年2月25日，星期天或上式是用数学关系表示的射流几何特征。一、射流的几何特征对于圆断面射流，由几何关有：第8页,共33页，2024年2月25日，星期天二、射流的运动特征轴心速度最大，从轴心向边界层边缘，速度逐渐减小至零。距喷嘴距离越远边界层厚度越大，而轴心速度则越小，也就是速度分布曲线不断地扁平化了。第9页,共33页，2024年2月25日，星期天二、射流的运动特征对于起始段只考虑边界层中流速分布。式中u为边界层中任意断面上任意一点的流速；y为断面上流速为u的点到内边界面的距离；R为同断面上边界层厚度。第10页,共33页，2024年2月25日，星期天三、射流的动力特征射流过流断面间的动量变化规律为射流的动力特征。实验表明，射流中任意一点上的压强均等于周围气体的压强。根据动量方程可以导出，射流各断面上的动量相等。这就是射流的动力特征。第11页,共33页，2024年2月25日，星期天以圆断面射流为例，它的任意断面上的动量可表示为式中：—射流气体密度，—射流出口断面上的体积流量，其它同前。三、射流的动力特征第12页,共33页，2024年2月25日，星期天§6-3圆断面射流的运动分析一、轴心速度um轴心速度沿射程的变化规律可根据射流动力特征，即各断面动量守恒的原理导出。令，代入上式，可得令得：由：第13页,共3