第六章气体射流课件.ppt

第六章 气体射流; 气体自孔口、管嘴或条缝向外喷射所形成的流动，称为气体淹没射流。当出口速度较大，流动呈紊流状态，叫做紊流射流。工程上所应用的射流，多为气体紊流射流。 射流讨论的是出流后的流速场、温度场和浓度场。 射流到无限大空间中，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。;§6-1 无限空间淹没紊流射流的特征; 图 6—1 射流结构;一、过流断面（又称转折断面）起始段及主体段; 由（6—1）式可知， a 值确定，射流边界层的外边界线也就被确定，射流即按一定的扩散角 a 向前作扩散运动，这就是它的几何特征。应用这一特征，对圆断面射流可求出射流半径沿射程的变化规律。;大量实验研究表明，射流各截面上速度分布具有相似性。;Date;Date;Date;Date;特留彼尔主体段内无因次距离与无因次速度的取法规定：; 用半经验公式表示射流各横截面上的无因次速度分布如下：;四、动力特征;图 6-5 射流计算式的推证;§6-2 圆断面射流的运动分析 ; 按前述 及 的变化范围，B2 的数值列于表6—2。;Date;二、起始段核心长度 及核心收缩角;三、主体段断面流量 Q;无因次断面平均流速为：;五、主体段质量平均流速v2;解 由表6—1查得 a＝0.12。用（6—2—1）式;六、起始段核心长度 及核心收缩角;七、起始段流量;八、起始段断面平均流速;§6-3 平面射流 ;射流参数的计算;起 始 段;§6-4 温差或浓差射流 ; 浓度扩散与温度相似，在实际应用中，为了简化起见，可以认为，温度、浓度内外的边界与速度内外的边界相同。;对温差射流：; 试验得出，截面上温差分布，浓差分布与速度分布关系如下：;一、轴心温差;二、质量平均温差;三、起始段质量平均温差;浓差温差的射流计算;续表;四、射流弯曲;Date; 由加速度、速度以及位移三者之间的关系有：; 采用近似的处理方法：取轴心线上的单位体积流体作为研究对象，只考虑受重力与浮力作用，应用牛顿定律和实验数据，导出半经验公式列于表6-4中。如下：;例 6-3 工作地点质量平均风速要求3m/s，工作面直径D＝2.5m，送风温度为15??，车间空气温度30℃，要求工作地点的质量平均温度降到25℃，采用带导叶的通风机，其紊流系数a＝0.12。求（1）风口的直径及速度；（2）风口到工作面的距离。;所以 工作地点质量平均风速要求3m/s 因为 所以 ;一、有限空间射流结构; 图6—7 有限空间射流流场; 从I-I断面开始，射流的扩展受到影响，卷吸周围流体的作用减弱，因而射流断面的扩大以及流量的增加比较缓慢，达到II-II断面，射流流线开始越出边界层产生回流，射流流量开始沿程减少，因而射流流量在Ⅱ-Ⅱ断面取得最大值。由实验得知，该处的回流平均流速、回流流量亦为最大。称Ⅱ-Ⅱ断面为第二临界断面。; 形成呈半个橄榄状的流场，相当于完整的有限空间射流的一半，而回流区集中在射流主体下部与地面间，其运动规律与有限空间射流相同，看作有限空间射流的一半。; 与自由射流不同，如把喷口贴近顶棚或墙壁布置，如图6-19所示，则由于壁面的限制，壁面处不能卷吸空气，速度衰减慢，因而流速大，静压小，而另一侧则流速小，静压大，使得气流贴附于壁面流动，并称之为贴附射流。; 由于贴附射流仅一面卷吸周围流体，故衰减较慢，射程较同样喷口的自由射流为长。; 有限空间射流不同于自由射流的重要特征是橄榄形边界外部存在与射流方向相反的回流区，而空调工程中工作区通常就设在回流区内，因此对回流区的风速有限定要求。回流平均速度 的半经验公式为; 式中， 为喷嘴出口速度、直径；F为垂直于射流的房间横截面积； 为射流截面至极点的无因次距离；a为紊流系数。;联立式6-6-1a和式6-6-1c可得;表6-5 无因次距离;四、末端涡流区; 第六章 习 题 ;（4）求流量Q0 应用主体段质量平均流速公式（6—2—4）求得出口速度 ：;习题 6-2 室外空气以射流方式，由位于热车间外墙上离地板7.0m处的孔口送入。孔口的尺寸，高0.35m，长12m。室外空气的温度为－10℃，室内空气温度为20℃，射流初速度为2m/s，求地板上的温度。;计算求出 ;例 6-3 数据与例6—2题相同，求射流在工