流体力学泵与风机第6章 气体射流ppt课件.ppt
第六章 气体射流,6.1 无限空间淹没紊流射流的特征6.2 圆断面射流的运动分析6.3 平面射流6.4 温差或浓差射流,第六章 气体射流,气体射流,孔口、管嘴等外喷形成的流动，又称气体淹没射流,自由射流：无限空间射流，流动不受固体边壁限制,受限射流：有限空间射流，流动受固体边壁限制,由于射流是紊流流动，所以在射流的流动过程中，射流与周围的静止流体不断地互相掺混，进行质量和动量交换，从而带动着周围的原来静止流体一起向前运动，由此射流的速度逐渐降低，最后射流的 动量全部消失在空间流体中，故称为自由淹没射流。 射流讨论的是出流后的流速场、温度场和浓度场。,6.1 无限空间淹没紊流射流的特征,一、过渡断面（转折断面）、起始段、主体段,射流核心：u=u0,边界层： uu0,主体段: 轴心uu0 ， u沿程下降,射流特征：几何？速度等？,极点,喷管出口,过渡断面,6.1 无限空间淹没紊流射流的特征,一、过渡断面（转折断面）、起始段、主体段,射流核心：u=u0,边界层： uu0,主体段: 轴心uu0 ， u沿程下降,射流特征：几何？速度等？,圆形截面轴向对称射流,二、紊流系数a 及几何特征,: 扩散角，又称极角,K: 试验系数,a: 紊流系数,几何特征：射流按一定的扩散角向前作圆锥体形扩散运动,断面半宽度：,紊流系数a 和扩散角见表6-1,射流半径沿程变化规律,无因次距离:,三、运动特征,速度分布:,主体段:,y-断面上任意点至轴心距离R-该断面射流半径v-y点的速度vm-轴心速度,起始段:,y-断面上任意点 至核心边界的距离R-同断面的边界层厚度v-y点的速度vm-核心速度v0,问题： vm如何确定？,四、动力特征,射流中任意点的静压强等于周围气体的压强-压强不变；各横截面上动量相等-动量守衡。,出口截面动量流量,6.2 圆断面射流的运动分析,一、主体段轴心速度vm,两端同除以 ，在一个断面上vm可视为常数进行计算,vm随x线性递减（当xx0+Sn时）,二、主体段断面流量Q,Q 随x线性递增（当xx0+Sn时）,三、主体段断面平均流速v1,四、主体段质量平均流速v2,定义v2 ：用v2乘以质量即得真实动量,五、起始段核心长度sn及核心收缩角,过渡断面vm=v0 ，s=sn，代入,得：,六、起始段断面流量Q,Q 随s非线性递增（当ssn时）,七、起始段断面平均流速v1,八、起始段质量平均流速v2,例6-1 用轴流风机水平送风，风机直径d0=600mm。出口风速 v0= 10m/s，求距出口10m处的轴心速度和风量。,解： 由表6-1查得紊流系数a=0.12。先求起始段核心长度sn,所计算断面在主体段内,例6-2 已知空气淋浴地带要求射流半径为1.2m，质量平均流速 v2= 3m/s，圆形喷嘴直径为0.3m。求（1）喷口至工作地带的距离s；（2）喷嘴流量。,解： （1）由表6-1查得紊流系数a=0.08。,（2）先求起始段核心长度sn,所求断面在主体段内,作业:6-2,3,6.3 平面射流,射流只能在垂直条缝长度的平面内向前作扩散运动,与圆断面射流相比,几何、运动、动力特征相似流量沿程的增加、流速沿程的衰减都要慢些,射流的有关结论1）射流的射出能力与射流的初速和喷管出口尺寸、形状有关；2）在射流的初速和喷管出口尺寸相同的条件下，扁形截面射流要比圆形截面射流具有较大的射出能力。,作业:6-4,6.4 温差或浓差射流,温差、浓差射流：射流本身的温度或浓度与周围气体的温度、 浓度有差异的射流,应用：冷风降温，热风采暖；降低有害气体浓度,研究参数：温差、浓差分布；轴心轨迹,特点：存在核心区、边界层，热量扩散（浓度扩散）比动量 扩散要快些，温度边界层（浓度扩散层）比速度边界层 要厚些,简化处理：温度、浓度内外的边界与速度内外的边界相同，则 R、Q、vm、v1、v2可使用前述公式。,对温差射流参数定义：出口断面温差 T0=T0-Te 轴心上温差 Tm=Tm-Te 截面上任一点温差 T=T-Te,对浓差射流参数定义：出口断面浓差 0= 0- e 轴心上浓差 m= m- e 截面上任一点浓差 = - e,试验得出，截面温差、浓差分布：,分析圆断面温差射流运动如下,一、主体段轴心温差Tm,根据热力特征，焓值守衡得：,Tm随x线性递减（当xx0+Sn时）,两端同除以,二、主体段质量平均温差T2,定义T2 ：用T2乘以Qc即得相对焓值,三、起始段质量平均温差T2,浓差射流规律与温差射流相同，见下表,四、射流弯曲,温差或浓差射流由于密度与周围气体密度的不同，所受重力与浮力不平衡，引起发生向上或向下的弯曲。 整个射流仍可视为对称于轴心线，确定轴心线的弯曲轨迹后，即可得出整个弯曲的射流,阿基米德准数,对于平面射流,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15C，车间空气温度30 C，要求工作地点的质量平均温度降到25C，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。,解：(1) 温差,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15C，车间空气温度30 C，要求工作地点的质量平均温度降到25C，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。,(2) 上面已求出,下面检验工作面是不是在主体段内,工作断面在主体段内，前述计算正确,例6-4 数据同上题，求射流在工作面的下降值y/（图6-8）。,解：已知,例6-5 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。孔口的尺寸为高0.35m，长12m。室外空气的温度为-10C，室内空气温度为20 C，射流初速度为2m/s。求地板上的温度。,解：属于平面射流。求轴心弯曲到地板时的轴心温度，取a=0.12 利用下式计算,式中：,代入求得：,利用表6-4中 平面射流轴心温差公式计算,作业:6-6, 10, 16,6.6 有限空间射流,
