流体力学泵与风机第6章课件

1、第六章第六章 气体射流气体射流 6.1 6.1 无限空间淹没紊流射流的特征无限空间淹没紊流射流的特征 6.26.2 圆断面射流的运动分析圆断面射流的运动分析 6.36.3 平面射流平面射流 6.4 6.4 温差或浓差射流温差或浓差射流第六章第六章 气体射流气体射流气体气体射流射流孔口、管嘴等外喷形成的流动，又称气体淹没射流孔口、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，射流由于射流是

2、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，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，最后射流的速度逐渐降低，最后射流的 动量全部消失在空间流体中，故动量全部消失在空间流体中，故称为自由淹没射流。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。射流讨论的是出流后的流速场、温度场和浓度场。6.1 6.1 无限空间淹没紊流射流的特征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、主体段一、过渡断面（

3、转折断面）、起始段、主体段射流核心：射流核心：u=u0边界层：边界层： uu0主体段主体段: 轴心轴心uu0 ， u沿程下降沿程下降射流特征：几何？速度等？射流特征：几何？速度等？极点极点喷管出口喷管出口过渡断面过渡断面6.1 6.1 无限空间淹没紊流射流的特征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、主体段一、过渡断面（转折断面）、起始段、主体段射流核心：射流核心：u=u0边界层：边界层： uu0主体段主体段: 轴心轴心ux0+Sn时）时）二、主体段断面流量二、主体段断面流量Q)147. 0(4 . 4)294. 0(2 . 22 . 2d)1 ()4 . 3(96. 02

4、)d()(2d2001025 . 12020002000dasrasxaxaxaRyRyvvrRvvvryvyQQRmmRQ 随随x线性递增线性递增（当（当xx0+Sn时）时）三、主体段断面平均流速三、主体段断面平均流速v1AQv 1xaxaxaRrQQQAAQvv19. 0)4 . 31(2 . 2)(22000001mvv2 . 01四、主体段质量平均流速四、主体段质量平均流速v2定义定义v2 ：用：用v2乘以质量即得真实动量乘以质量即得真实动量200QvvQxaxaQQvv4545. 02 . 21002mvv47. 02五、起始段核心长度五、起始段核心长度sn及核心收缩角及核心收缩角过

5、渡断面过渡断面vm=v0 ，s=sn，代入，代入294. 0965. 000rasvvm得：得：arssarsnnn671. 0 ,671. 000asrn49. 1tg0六、起始段断面流量六、起始段断面流量Qrasrsrr49. 1tg00asRsrRr89. 4tg02000200200)(32. 176. 01d2rasrasvrvvrQQQQQRrr Q 随随s非线性递增（当非线性递增（当sx0+Sn时）时）两端同除以两端同除以mmTcvR2二、主体段质量平均二、主体段质量平均温差温差T2定义定义T2 ：用：用T2乘以乘以Qc即得相对焓值即得相对焓值200TQcTcQ147. 023.

6、 0294. 04545. 04545. 000002dasrasxaQQTT三、起始段质量平均三、起始段质量平均温差温差T2200002)(32. 176. 011rasrasQQTT浓差射流规律与温差射流相同，见下表浓差射流规律与温差射流相同，见下表四、射流弯曲四、射流弯曲 温差或浓差射流由于密度温差或浓差射流由于密度与周围气体密度的不同，所受与周围气体密度的不同，所受重力与浮力不平衡，引起发生重力与浮力不平衡，引起发生向上或向下的弯曲。向上或向下的弯曲。 整个射流仍可视为对称于整个射流仍可视为对称于轴心线，确定轴心线的弯曲轨轴心线，确定轴心线的弯曲轨迹后，即可得出整个弯曲的射流迹后，即可

7、得出整个弯曲的射流)35. 0251. 0(230200ssraTvTgye)35. 0cos51. 0()cos(Artg02000daxdxdxdyeTvTgd2000Ar阿基米德准数阿基米德准数对于平面射流对于平面射流5 . 220)205. 0(226. 0ArxaaTTye002,2 :bxxbyy式中例例6-3 工作地点质量平均风速要求工作地点质量平均风速要求3m/s，工作面直径，工作面直径D=2.5m，送风温度为送风温度为15C，车间空气温度，车间空气温度30 C，要求工作地点的质量平，要求工作地点的质量平均温度降到均温度降到25C，采用带导叶的通风机，其紊流系数，采用带导叶的通

8、风机，其紊流系数a=0.12。求（求（1）风口的直径及速度；（）风口的直径及速度；（2）风口到工作面的距离。）风口到工作面的距离。解：解：(1) 温差温差CT1530150CT53025269. 0147. 0 155147. 023. 00002dasdasTT692.469.08.6)147.0(8.600dasdDm 533.0692.45.2692.40Dd31 147. 023. 030002dasvvvm/s 9 0v例例6-3 工作地点质量平均风速要求工作地点质量平均风速要求3m/s，工作面直径，工作面直径D=2.5m，送风温度为送风温度为15C，车间空气温度，车间空气温度30

9、C，要求工作地点的质量平，要求工作地点的质量平均温度降到均温度降到25C，采用带导叶的通风机，其紊流系数，采用带导叶的通风机，其紊流系数a=0.12。求（求（1）风口的直径及速度；（）风口的直径及速度；（2）风口到工作面的距离。）风口到工作面的距离。(2) 上面已求出上面已求出 ,69. 0147. 0 0dasm 533.00dm 4 . 212. 00.5330.543 )147. 069. 0( 0ads下面检验工作面是不是在主体段内下面检验工作面是不是在主体段内m 4 . 2m 29. 112. 02/533. 0671. 0671. 00arsn工作断面在主体段内，前述计算正确工作断

10、面在主体段内，前述计算正确例例6-4 数据同上题，求射流在工作面的下降值数据同上题，求射流在工作面的下降值y/（图（图6-8）。）。解：已知解：已知CT150k 30330273eTm 533.00dm/s 90vm 43.2s12.0am 022. 0)35. 051. 0(230200ssdaTvTgye例例6-5 室外空气以射流方式，由位于热车间外墙上离地板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。孔口的尺寸为高处的孔口送入。孔口的尺寸为高0.35m，长，长12m。室外空气的温。室外空气的温度为度为-10C，室内空气温度为，室内空气温度为20 C，射流初速度为，射流初速度为2m/s。求地板上的温度。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 利用下式计算利用下式计算5 . 220)205. 0(226. 0ArxaaTTyek 29327320 k, 263273100eTT式中：式中：2035. 00 . 720byy0878. 02932)2010(35. 08 . 9)2(Ar22000eTvTbg代入求得：代入求得：1 .23