9-气体射流

1《工程流体力学》电子教案动力系29气体射流9.1无限空间淹没紊流射流的特征9.2圆断面射流的运动分析9.3平面射流9.4温差或浓差射流气体射流是指气体自孔口、管嘴或条缝向外喷射所形成的流动。气体射流的分类：无限空间射流，有限空间射流，又称受限射流。本章内容：射流与孔口管嘴出流的研究对象不同。前者讨论的是出流后的流速场、温度场和浓度场。后者仅讨论出口断面的流速和流量。39.1无限空间淹没紊流射流的特征极点扩散角(极角)内边界外边界核心收缩角转折截面9.1.1过渡断面(又称转折断面)起始段及主体段ns49.1无限空间淹没紊流射流的特征9.1.2紊流系数a及几何特征tan3.4BOKaaMO0000001/tan13.43.4(0.294)xsRsrxrsasarr00000000//3.4()3.4/1/tanxrsrxsRaxsaxrxr006.8(0.147)Dasddns59.1无限空间淹没紊流射流的特征9.1.3运动特征射流各断面上速度分布是相似的。25.1])(1[RyvvmRy25.1])(1[mvvns69.1无限空间淹没紊流射流的特征9.1.4动力特征各横截面上动量相等——动量守恒，这就是射流的动力学特征。202000vrvQRRydyvydyvv00222Rydyvvr0220202出口截面上动量流量为任意横截面上的动量流量)()(2)()(2102020RydRyvvvvRrmmRy1222000()()2()mmrvvdRvvns79.2圆断面射流的运动分析9.2.1轴心速度vm1222000()()2()mmrvvdRvv25.1])(1[Ryvvm221025.1])1[(BddvvBnmn)(10dvvCnmn)(10n11.522.53Bn0.09850.0640.04640.03590.0286Cn0.38450.30650.25850.22560.20150464.022)()(22020BvvRrmns89.2圆断面射流的运动分析9.2.1轴心速度vm0464.022)()(22020BvvRrmRrvvm0028.3003.4(0.294)Rasrr0000.9650.480.9650.2940.147mvasasvaxrdns99.2圆断面射流的运动分析9.2.2断面流量QxadasrasQQ2.2)174.0(4.4)294.0(2.20009.2.3断面平均流速v1xadasrasvv19.0147.0095.0294.019.000019.2.4质量平均流速v2质量平均流速定义为：用v2乘以质量即得真实动量。002QvtQvtxadasrasQQvv4545.0147.023.0294.04545.000002ns109.2圆断面射流的运动分析9.2.5起始段核心长度及核心收缩角ns0000.9650.480.9650.2940.147mvasasvaxrd0000.9650.294nvasvrarssarsnnn671.0,671.0000tan1.49nras112000''')(32.176.01rasrasQQQns9.2圆断面射流的运动分析9.2.6起始段流量Q＝Q′＋Q″00tan1.49rrsras0049.11rasrr2020020020')49.11()(rasrrvrvrQQ''20002,RrrvdQQrvry2000'')(90.074.3rasrasQQry01.52[1()]mvvyvvR00tan3.4rRrsras01.49rras129.2圆断面射流的运动分析9.2.7起始断面平均流速v1ns2001200010.761.32()16.811.56()asasrrvasasvrr9.2.8起始断面质量平均流速v2200'''002)(32.176.011)(rasrasQQQvv质量平均流速定义为：用v2乘以质量即得真实动量。139.4温差或浓差射流在采暖通风空调工程中，常采用冷风降温，热风采暖，这时就要用温差射流。将有害气体及灰尘浓度降低就要用浓差射流。所谓温差、浓差射流就是射流本身的温度或浓度与周围气体的温度、浓度有差异。温差或浓差射流分析，主要是研究射流温差、浓差分布场的规律。同时讨论由温差、浓差引起射流弯曲的轴心轨迹。5.1)(1RyvvTTmmmeTmTT据热力学可知，在等压的情况下，以周围气体的焓值作为起算点，射流各横截面上的相对焓值不变。这一特点称为热力特征。设喷嘴断面上单位时间的相对焓值为，则与射流任意横截面上单位时间通过的相对焓值相等。00QcTQcTdQ149.4温差或浓差射流对温差射流：出口断面温差轴心上温差截面上任一点温差对浓差射流：出口断面浓差轴心上浓差截面上任意一点浓差eTTT00emmTTTeTTTe00emme5.1)(1RyvvTTmmmeTmTT9.4.1轴心温差ΔTm0002RQcTcTydyv)(2)()()(100020RydRyTTvvTTvvRrmmmm11.502()()mvyydvRR0000.7060.350.7060.2940.147mTasasTardmmTvTv159.4温差或浓差射流9.4.2质量平均温差ΔT2质量平均温差，就是以该温差乘上，便得出相对焓值。QcadasrasQQTT455.0147.023.0294.0455.0000029.4.3起始段质量平均温差ΔT220002)(32.176.011rasrasTTQTQQcTQT00002169.4温差或浓差射流9.4.4射流弯曲温差射流或浓差射流由于密度与周围密度不同，所受的重力与浮力不相平衡，使整个射流将发生向下或向上弯曲。但整个射流仍可看作是对称于轴心线，因此了解轴心线的弯曲轨迹后，便可得出整个弯曲的射流。gjmme2'2dtyddtdujyjdtuy'yyudtdtdtjdtgdtyme)1('s179.4温差或浓差射流9.4.4射流弯曲dtgdtyme)1('pRT0011emmemmeeeTTTTTTTTT00.706mTTa00.96mvvax0010.73()emmevTvTdtgTTvvdtyem00')(73.0000.73'meTgydtvdtvTdtdsvms000011mmmmvvdsdtvdtsdtvsdtsdtvvvvdt等压189.4温差或浓差射流9.4.4射流弯曲s000.73'meTgydtvdtvTdtdsvm000000111mmmmmvvvdsdtvdtsdtvsdtsdtsdsvvvvdtvv000.9650.294mvasvr'32000220000.2940.73(0.510.11)0.9652eeasTrgTgaysdsssvTvTr002200000tan()()(0.510.35)coscosegdTyxxaddvTddxArTvTgde200020000tan()(0.510.35)coscosxyxxaArdddd199.4温差或浓差射流9.4.4射流弯曲sArTvTgde200020000tan()(0.510.35)coscosxyxxaArdddd对平面射流：2/520)205.0(226.0xaaTTArye002,2bxxbyy00202egbTArvT2021229.4温差或浓差射流9.4.4射流弯曲温差射流或浓差射流由于密度与周围密度不同，所受的重力与浮力不相平衡，使整个射流将发生向下或向上弯曲。但整个射流仍可看作是对称于轴心线，因此了解轴心线的弯曲轨迹后，便可得出整个弯曲的射流。ArTvTgde200020000tan()(0.510.35)coscosyxxasArdddd圆断面射流：5/2200.226(0.205)eTyaxArTa平面射流：