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1、第五章 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，简称气体射流。 出流空间大小，对射流的流动影响很大。出流到无限大空间中，流动不受固体边壁的限制，为无限空间射流，又自由射流。反之为有限空间射流,6.1 无限空间 淹没紊流射流的特征 6.2 圆断面射流运动分析 6.3 平面射流 6.4 温差射流与浓差射流,6.1 无限空间淹没紊流射流的特征,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，简称为气体射流。 与管道流动一样，气体射流也有层流射流与湍流射流之分。工程上的流动，多为湍流射流。 射流主要研究出流后的流场的物理量（如速度、温度等）的分布规律。,（一）
2、射流场的形成与结构 -极角或扩散角,（二）射流场的几何特征 及紊流系数a,形状系数； 湍流系数，由实验决定，是表示射流流动结构的特征系数。 湍流系数与喷口断面的湍流强度 和速度分布均匀性有关。,或,（三） 射流边界层的运动特征,（四）射流场的动力特征 x方向外力的合力为零，动量守恒。,6.2 圆断面射流运动分析,(一)主体段 轴心速度,2. 断面流量,3.断面平均速度,4.质量平均流速,（二） 起始段 1. 核心区长度 的计算 2. 核心收缩角,【例题6.3】圆射流以Q0=0.55m3/s，从d0=0.3m管嘴 流出。试求2.1m处射流半宽度R、轴心速度 、断面平均速度 、质量平均速度 ，并进
3、行比较。 【解】查表7.2，得 =0.08。 先求核心长度 ，所求截面在主体段内 。,从而由主体段计算公式得,分析：由计算可知主体段内的轴心速度 小于核心速度 ；比较 、 可以看出,用质量平均速度代表使用区的流速要比断面平均流速更适合。,6.3 平面射流,气体从狭长隙缝中外射运动时，射流在条缝长度方向几乎无扩散运动，只能在垂直于条缝长度的各个平面上扩散运动，这种流动可视为平面运动，故称平面射流,在采暖通风空调工程中，常采用冷风降温，热风采暖，此时为温差射流，而将有害气体或灰尘浓度降低的射流为浓差射流。 温差或浓差射流分析，主要是研究温差或浓差场的分布规律，同时讨论由温差或浓差引起的射流弯曲的轴
4、心轨迹。 (一) 温差射流的特征 1. 几何特征 除常规射流的动量、质量交换，温差射流还存在热量交换。由于热扩散略快于动量扩散，因此温度边界层比速度边界层发展要快些厚些。但在处理实际问题时，为简化起见，认为二者相同。 2. 温差(或浓差)分布的相似性.,6.4 温差射流与浓差射流,3. 热力学特征 在等压情况下，射流断面上相对焓值流量不变。,（二）几个主要参数的计算公式,1. 轴心温差,2. 质量平均温差,相对焓值流量。,（三） 射流弯曲 取轴心线上的单位体积气体为研究对象, 只考虑重力与浮力作用。,则,由等压过程的气体状态方程可得,代入上式，即得,因为,故,利用 ，可得,由实验修正, 将0.
5、115改为0.355。 ,【例题6.4】高出地面5m处设一孔口 为0.1m，以2m/s速度向房间水平送风。送风温度 ，室内温度 =27。试求距出口3m处的 、 及弯曲轴心坐标。,【解】由表7.2查得湍流系数 0.08。,由,，可得,从而，有,6.5 旋转射流,气流通过具有旋流作用的喷嘴外射运动。气流本身一面旋转，一面向周围介质中扩散前进，称为旋转射流。 一、基本特征 旋转是旋转射流基本特征，旋转使射流获得向四周扩散的离心力。和一般射流比较，扩散角大，射程短，射流的紊动性强。,二、旋转射流的流速分布,旋转射流的速度分解为三个分量：沿射流前进方向的轴向速度 ，在横截面上沿半径方向的径向速度 ，在横
6、截面上做圆周运动的切向速度,三、旋转射流压强分布,旋流器出口的旋转射流中心压力低于大气压强的，随着旋转射流沿轴向前进，静压强p越来越接近pa.旋转射流中心由于低于大气压强，具有强烈的卷吸能力。,四、旋转强度,旋转强度表征旋转射流的特性。其值越大，旋转射流的旋转越厉害，回流区越大，旋转扩散角也越大，射程越短。,6.6 有限空间射流,在射流运动中，由于受壁面、顶棚以及空间的限制，自由射流规律不再适用，因此必须研究受限后的射流即有限空间射流运动规律。目前有限空间射流理论尚不完全成熟，多是根据实验结果整理成近似公式或无量纲曲线，供设计使用。,一、射流结构 有限空间射流由自由扩张段、有限扩张段、收缩段组成,二、动力特征 射流内部压强是变化的，随射程的增大，压强增大，直至端头压强最大，达稳定值后比周围压强要高些。射流中个横截面上动量不相等，沿程减少 三、回流速度的半经验公式,在房间长度大于情况下，实验证明在封闭末端产生涡流区。涡流区的出现是通风空调工程所不希望的，应当清除。,