第六章气体射流第一次修改ppt课件.ppt

工程流体力学,北方民族大学化工学院,任课教师：康亚明,穷究于理，成就与工,2011年5月27日,内容回顾,核心问题1： 管路的串联与并联,一、串联管路,1.各管段的流量相等,2.总损失等于各段管道中损失之和,串联管路的两类计算问题,（1）已知串联管道的流量Q，求总水头H ；,（2）已知总水头H，求串联管道的流量Q 知道电流 求电阻,知道电阻 求电流,---- 并联管路流量分配规律,两类计算问题,A,Q,Q1 d1 hl1,Q2 d2 hl2,Q3 d3 hl3,B,Q,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,（1）已知A点和B点的静水头线高度（即测压管水头z+p/)， 求总流量Q；,（2）已知总流量Q，求各分管道中的流量及能量损失1. 现象：,核心问题2、有压管中的水击问题,能量守恒观点：能量消耗的过程 动量定理观点：动量转化为冲量的过程 内在原因：液体有惯性和压缩性 外在原因：液流速突然发生变化,在流体有压管道中，某种原因突然使液流速度发生变化，引起压强大幅度波动的现象，称为水击水击压强可达管中正常压强的几十甚至几百倍2. 产生原因,产生噪声 产生振动（剧烈） 破坏阀门 管道断裂泄漏 管道爆裂 水泵受损 压力表弹性元件塑性变形,3. 危害：,4. 消除和防止措施,消除和防止措施,第六章 气体射流,知识要点,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,1、射流的基本结构,2、紊流射流的三个基本特征,3、圆断面射流的速度、流量等沿射程的 变化规律,空调通风和除尘工程中的空气淋浴、空气帷幕、室内气流组织的设计；工程燃烧及旋流送风，污水经排污口出流后对水体的污染和处理，烟尘和废气的扩散和对环境的污染，高速射流在水力采矿和岩土破碎中的应用和在冶炼工艺中的应用等。

射流的应用是十分广泛射流的应用,射流的应用射流泵,一、射流泵的工作原理,喷浆,二、射流泵的分类,三、射流流动结构,引言,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，又称自由射流反之，为有限空间射流，又称受限射流气流自半径为R的圆断面喷嘴喷出，出口断面上的速度认为均匀分布紊流的横向脉动造成射流与周围介质之间不断发生质量、动量交换，形成向周围扩散的锥体状流动场6-1 无限空间淹没紊流射流的特征,特征?,紊流射流的三大特征,1、几何特征,射流核心 边界层 过渡断面（转折断面） 起始段及主体段 扩散角（极角）,紊流系数,紊流系数与出口断面上紊流强度有关，也与出口断面上速度分布的均匀性有关射流结构,,,,,紊流系数,,平面壁上锐缘狭缝,具有导叶且加工磨圆边 口的风道上纵向缝,收缩极好的平面喷口,,紊流系数,,,,,,从表中数值可知,喷嘴上装置不同形式的风板栅栏,则出口截面上气流的扰动紊乱程度不同,因而紊流系数也就不同扰动大的紊流系数值增大，扩散角也增大。

0.24 0.108 0.118,喷嘴种类,带金属网格的轴流风机,0.155,由,可知：,a值确定，射流边界层的外边界线也就确定，射流即按一定的扩散角向前作扩散运动，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,又,以直径表示:,射流半径沿程的线形增长性,紊流射流的三大特征,2、运动特征,轴心速度最大，从轴心向边界层边缘，速度逐渐减小至零距喷嘴距离越远边界层厚度越大，而轴心速度则越小，也就是速度分布曲线不断地扁平化了各参数定义,核心速度,轴心速度,用半经验公式表示射流各横截面上的无因次速度分布为：,射流各截面上速度分布的相似性,紊流射流的三大特征,3、动力特征,动力特征,实验证明：射流中任意点上的静压强均等于周围气体的压强 因各面上所受静压强均相等，则x轴向外力之和为零 据动量方程可知，各横截面上动量相等动量守恒，这就是射流的动力学特征圆断面射流为例应用动量守恒原理截面上动量流量为：,任意横截面上的动量流量则需积分：,动量守恒式：,射流各截面的动量守恒性,,用 除两端：,6-2 圆断面射流的运动分析,一、轴心速度 vm,应用半经验公式代入：,,Bn和Cn值,,,再将射流半径R沿程变化规律：,说明了无因次轴心速度与无因次距离 成反比的的规律。

二、断面流量Q,,三、断面平均流速,断面平均流速仅为轴心流速的 20 四、质量平均流速,动量守恒,质量平均流速为轴心流速的 47因此用 代表使用区的流速要比 更合适些但必须注意， 、 ：不仅在数值上不同，更重要的是在定义上根本不同，不可混淆矩形喷嘴运动参数,以上分析出圆断面射流主体段内运动参数变化规律，这些规律亦适用于矩形喷嘴但要将矩形换算成为流速当量直径代人进行计算换算公式按第四章所述五、起始段核心长度 Sn及核心收缩角,,主体段,,D b,射流参数的计算,,,,例6-1：用轴流风机水平送风，风机直径为d0=600mm，出口风速10m/s，求距出口10米处的轴心速度和风量解：首先应判断该截面是处于起始段还是主体段紊流系数,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为3m/s，圆形喷嘴直径为0.3m，求：1、喷口至工作地带的距离；2、喷嘴流量紊流系数,已知射流直径D, v2,d0,a,,求S和Q0,【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 ，并进行比较 【解】查表得 = 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要点总结,关键问题1： 射流的分类,当出口速度较大，流动呈紊流状态时，叫做紊流射流 在空调通风工程上所应用的射流，多为气体紊流射流 射流主要研究的是出流后的流速场、温度场和浓度场 射流分无限空间射流（自由射流）和有限空间射流（受限射流）射流核心 边界层 过渡断面（转折断面） 起始段及主体段 扩散角（极角）,射流结构,关键问题2： 射流的结构,a值确定，射流边界层的外边界线也就确定，射流即按一定的扩散角向前作扩散运动，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,关键问题3： 紊流射流的几何特征,又,以直径表示,射流半径沿程的线形增长性,用半经验公式表示射流各横截面上的无因次速度分布为：,射流各截面上速度分布的相似性,关键问题4： 紊流射流的运动特征,实验证明：射流中任意点上的静压强均等于周围气体的压强 因各面上所受静压强均相等，则x轴向外力之和为零 据动量方程可知，各横截面上动量相等动量守恒，这就是射流的动力学特征。

关键问题5： 紊流射流的动力特征,圆断面射流为例应用动量守恒原理截面上动量流量为：,任意横截面上的动量流量则需积分：,动量守恒式：,射流各截面的动量守恒性,作业,1、画图说明射流的结构2、简述无限空间射流的三个 基本特征预习内容,第六章 气体射流,6-3 平面射流,6-4 温差或浓差射流,6-6 有限空间射流,。