重庆科技学院：《热工学基础》课程教学资源（PPT课件讲稿）第一章 动量传输（1.13）射流

第一章动量传输 第十三讲: 射流 、本课的基本要求 1.掌握自由射流的定义、形成条件、基本特点。 2.掌握旋转射流的定义、形成条件、基本特点。 3.了解旋流强度对旋转射流的影响。 退出

1 第十三讲： 射 流 一、本课的基本要求 ⒈ 掌握自由射流的定义、形成条件、基本特点。 ⒉ 掌握旋转射流的定义、形成条件、基本特点。 ⒊ 了解旋流强度对旋转射流的影响。 第一章 动量传输

第一章动量传输 本课的重点、难点 重点:射流的特征。 难点:旋流强度对旋转射流的影响。 退出

2 二、本课的重点、难点： 重点：射流的特征。 难点：旋流强度对旋转射流的影响。 第一章 动量传输

第一章动量传输 §1.6射流 定义:流体由喷咀流出到一个足够大的空间后,不再受固体边界限制而 继续扩散的一种流动。 举例:气体、液体燃料的燃烧、转炉吹氧、炉外精炼、髙炉喷吹等。 分类:按机理自由射流、半限制射流限制射流 旋转射流 按流动性质「层流射流很难观察到 紊流射流大多数情况 主要内容:射流的一般特征及经验公式 退出

3 §1.6 射流 定义：流体由喷咀流出到一个足够大的空间后，不再受固体边界限制而 继续扩散的一种流动。 举例：气体、液体燃料的燃烧、转炉吹氧、炉外精炼、高炉喷吹等。 分类：按机理 主要内容：射流的一般特征及经验公式。 第一章 动量传输 按流动性质 紊流射流 大多数情况 层流射流 很难观察到

第一章动量传输 1.6.1自由射流 1.定义: 流体自喷咀流入无限大的自由空间中称为自由射流。 形成自由射流必须具备两个条件: 1)射流流体物理性质如温度、密度等与介质相同。 (2)空间介质不动,且不受边界的限制。 2.基本特点: 自由射流可分为几个主要区域:图1-6-1P77 退出

4 1.6.1 自由射流 ⒈ 定义： 流体自喷咀流入无限大的自由空间中称为自由射流。 形成自由射流必须具备两个条件： ⑴ 射流流体物理性质如温度、密度等与介质相同。 ⑵ 空间介质不动，且不受边界的限制。 ⒉ 基本特点： 自由射流可分为几个主要区域：图1-6-1 P77 第一章 动量传输

第一章动量传输 tc=00 始段 主段 动量 动、中心速度ac/o x/do 图1-6-1自由流股的特点 (1)初始段:喷口截面到转折截面之间。特点:射流中心速度等于W6,W中=W0 (2)基本段(主段:转折截面以后的区域。特点:X个,W,为射流边界层 所占据 3)射流核心区:具有初始速度的区域。 出

5 ⑵ 基本段(主段)：转折截面以后的区域。特点：x，w中，为射流边界层 所占据。 ⑶ 射流核心区：具有初始速度的区域。 第一章 动量传输 ⑴ 初始段：喷口截面到转折截面之间。特点：射流中心速度等于w0，w w0 = 中

第一章动量传输 (4)射流极点:射流外边界线逆向延长的交点O(射流源) 3.速度分布 (1)截面上速度分布 b射流的半宽度。 ∫圆形射流b=34ax′a=0.07~0.08 扁形射流b=2.4axa=00~0.11 (2)中心速度分布: 中 0.97 0.97 圆形射流:Wa+0.29t a x r喷口半径 退出

6 ⑷ 射流极点：射流外边界线逆向延长的交点O(射流源)。 ⒊ 速度分布 ⑴ 截面上速度分布: b⎯射流的半宽度。 ⑵ 中心速度分布: 第一章 动量传输 (1) 2 1 5 b y 1 w w         |      = - . 中    =  = =  = b 2 4ax a 0 10 0 11 b 3 4ax a 0 07 0 08 . . ~ . . . ~ . 扁形射流 圆形射流 圆形射流： ，r0⎯喷口半径。 0 0 r a x 0 97 0 29 r ax 0 97 w w  = + = . . 中

第一章动量传输 扁形射流: ax ax b喷口半高度。 +0.41 4.射流截面及流量 x′=x+h。h极点至喷口截面的距离。 圆形射流h=0.29 扁形射流h=0.29 通过(1)式求出观察截面的平均流速W3,Wx 退出

7 扁形射流： 0 0 b a x 1.2 0.41 b a x 1.2 w w  = + = 中 ，b0⎯喷口半高度。 ⒋ 射流截面及流量 0 x  = x + h h0⎯极点至喷口截面的距离。        = = a b h 0 29 a r h 0 29 0 0 0 0 . . 扁形射流 圆形射流 通过(1)式求出观察截面的平均流速 w x ， A d A = w w w x 第一章 动量传输

第一章动量传输 圆形射流:W=019扁形射流: 0.492 ax +0.29 ax +0.41 再应用流量公式求出该截面的流量Vx对圆形射流为 V ax πV=wπb 2.20+0.29 扁形射流 ax +0.41 退出

8 圆形射流： 0 29 r a x 0 19 w w 0 0 x . . + = 扁形射流： 0 41 b a x 0 492 w w 0 0 x . . + = 再应用流量公式求出该截面的流量Vx，对圆形射流为: 2 0 0 0 V = w r 2 x x V = w  b         = + 0 29 r a x 2 20 V V 0 0 x . . 扁形射流 0 41 b a x 1 18 V V 0 0 x = . + . 第一章 动量传输

第一章动量传输 1.65旋转射流 定义:流体在喷出前就被强制旋转,喷出后脱离了固体壁面的约束, 在无限大空间处于静止的介质中继续流动。 切向速度)W轴向速度)W径向速度) 1.旋转射流的特性 (1)存在一个回流区: 图1-6-15P85实线一Wx虚线—W6 退出

9 1.6.5 旋转射流 定义：流体在喷出前就被强制旋转，喷出后脱离了固体壁面的约束， 在无限大空间处于静止的介质中继续流动。 w(切向速度) wx(轴向速度) wr(径向速度) ⒈ 旋转射流的特性 ⑴ 存在一个回流区： 图1-6-15 P85 实线⎯ wx 虚线⎯ w 第一章 动量传输

第一章动量传输 轴向速度砌 切向速度w 2141°1 回流区边界 射流边界 图16-15旋转射流的速度场示意 在轴心处Wx<0,回流区边界上Wx=0,回流区边界与射流边界(Wx=0) 之间w有一最大值Wnax,x个,Wnax,W分布趋于平坦均匀, 回流区变小直到消失。 (2)速度沿程衰减快 图1-6-17P86Wx、W、W轴心速度Wmn 出 10

10 在轴心处wx<0，回流区边界上wx= 0，回流区边界与射流边界(wx= 0) 之间wx有一最大值wmax，x，wmax，wx分布趋于平坦均匀， 回流区变小直到消失。 ⑵ 速度沿程衰减快 图1-6-17 P86 wx、w、wr轴心速度wm。 第一章 动量传输