第6章气体射流正式.ppt

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第第6章章气体射流气体射流1射流的应用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。

2综述气体自孔口、管嘴或条缝向外喷射所形成的流动，简称为气体射流。

当出口速度较大，流动呈紊流状态时，叫做紊流射流。

在釆暖通风工程上所应用的射流，多为气体紊流射流。

射流与孔口管嘴出流的研究对象不同。

射流讨论的是出流后的流速场、温度场和浓度场；孔口管嘴仅讨论出口断面的流速和流量。

出流空间大小，对射流的流动有很大影响。

出流到无限太空间中，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，3主要内容主要内容61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62圆断面射流的运动分析圆断面射流的运动分析63平面射流平面射流64温差或浓差射流温差或浓差射流65有限空间射流有限空间射流66气体射流应用分析气体射流应用分析67CFD技术简介技术简介46.1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1、气体射流的三种计算方法、气体射流的三种计算方法20世纪世纪40年代苏联阿勃拉莫维奇（本书采用）年代苏联阿勃拉莫维奇（本书采用）20世纪世纪60年代苏联阿勃拉莫维奇，年代苏联阿勃拉莫维奇，=1225是个定值，是个定值，起始段和主体段外边界线是两条折线，引入了动量修起始段和主体段外边界线是两条折线，引入了动量修正系数。

正系数。

流体力学与流体机械流体力学与流体机械屠大燕屠大燕1994年年建建筑工业出版社筑工业出版社20世纪世纪70年代苏联谢彼列夫提出的方法。

年代苏联谢彼列夫提出的方法。

56.1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2、射流的结构（圆形出口、等温、自由射流）、射流的结构（圆形出口、等温、自由射流）射流核心、过渡断面、边界线、主体段、起始段、极点、扩散角射流核心、过渡断面、边界线、主体段、起始段、极点、扩散角6紊流系数Tg=BO/OM=K=3.4a（圆断面射流值）Tg=BO/OM=K=2.24a（条缝射流值）7紊流系数紊流系数a与出口断面上紊流强度（即脉动速度的均方根值与平均速度值之比）有关，紊流强度越大，说明射流在喷嘴前已“紊乱化”，具有较大的与周围介质混合的能力则a值也大，使射流扩散角增大，被带动的周围介质增多，射流速度沿程下降加速。

a还与射流出口断面上速度分布的均匀性有关。

如果速度分布均匀则u最大：

u最小=1，则a=0066；如果下太均匀，u最大：

u最小=125，则a=00768紊流系数92.几何特征无因次半径无因次半径正比于由极点算起的无因次距离103.运动特征（射流各断面的速度分布规律）实验结果：

（1）无论是起始段还是主体段，轴心速度最大；

（2）随着射程的增加各断面上的绝对速度分布逐渐扁平化；（3）图6-3b各截面上原来不同的速度分布曲线，经过变换成同一条无因次分布线，说明射流各截面上的速度分布具有相似性。

113.运动特征（射流各断面的速度分布规律）123.运动特征（射流各断面的速度分布规律）特留彼尔主体段的实验结果133.运动特征（射流各断面的速度分布规律）阿勃拉莫维奇起始段的实验结果143.运动特征（射流各断面的速度分布规律）阿勃拉莫维奇整理的各截面上的无因次速度分布公式主体段的约定起始段的约定153.运动特征（射流各断面的速度分布规律）阿勃拉莫维奇整理的各截面上的无因次速度分布公式变化范围164、动力特征实验表明，射流中任意各点上的静压强均等于周围气体的压强；假设射流从孔口或喷嘴出流后属于紊动流动，并且出口断面上的速度分布是一致的；因各面上所受静压强均相等，所以F=0。

因为动量方程F=2Q2v21Q1v1=0，各截面上的动量相等，是自由射流的动力特征；174、动力特征18气流组织方式空调房间常用气流组织送风方式有侧送风、散空调房间常用气流组织送风方式有侧送风、散流器送风、孔板送风、条缝送风、喷口送风；流器送风、孔板送风、条缝送风、喷口送风；对室温允许波动范围有要求的空调房间的气流对室温允许波动范围有要求的空调房间的气流组织方式有组织方式有侧送风、散流器送风、孔板送风侧送风、散流器送风、孔板送风。

19送、回风的形式与特点送、回风的形式与特点

（一）上送

（一）上送20送、回风的形式与特点送、回风的形式与特点

（一）上送

（一）上送21送、回风的形式与特点送、回风的形式与特点

（一）上送

（一）上送22送、回风的形式与特点送、回风的形式与特点

（一）上送

（一）上送23送、回风的形式与特点送、回风的形式与特点

（一）上送

（一）上送24送、回风的形式与特点送、回风的形式与特点

（一）上送

（一）上送25送、回风的形式与特点送、回风的形式与特点

（二）中送

（二）中送26风口风口

（二）类型

（二）类型27风口风口

（二）类型

（二）类型百叶风口百叶风口28风口风口

（二）类型

（二）类型散流器散流器29风口风口

（二）类型

（二）类型散流器散流器30风口风口

（二）类型

（二）类型散流器散流器31风口风口

（二）类型：

条缝风口

（二）类型：

条缝风口32风口风口

（二）类型

（二）类型

（二）类型

（二）类型4、旋流风口、旋流风口适用于下送风适用于下送风33风口风口

（二）类型

（二）类型34三、风口三、风口

（二）类型：

格栅风口

（二）类型：

格栅风口356262圆断面射流的运动分析圆断面射流的运动分析根据紊流射流特征来研究圆断面射流的速度、流量沿根据紊流射流特征来研究圆断面射流的速度、流量沿射程的变化规律射程的变化规律主体段主体段1、轴心速度、轴心速度vm根据动力特征根据动力特征因为因为366262圆断面射流的运动分析圆断面射流的运动分析主体段主体段1、轴心速度、轴心速度vm此式只有近似的准确性直接积分结果为00667，采用表6-2的实验数据为00464，以实验数据为准376262圆断面射流的运动分析圆断面射流的运动分析主体段主体段1、轴心速度、轴心速度vm因为因为386262圆断面射流的运动分析圆断面射流的运动分析主体段主体段2、断面流量、断面流量Q（无因次流量）（无因次流量）396161圆断面射流的运动分析圆断面射流的运动分析主体段主体段3、断面平均流速、断面平均流速v1（射流断面上的算术平均值）（射流断面上的算术平均值）406161圆断面射流的运动分析圆断面射流的运动分析主体段主体段4、质量平均流速、质量平均流速v2（用（用V2乘以质量即得真实动量）乘以质量即得真实动量）空调区域用空调区域用V2用用V1更合适更合适，注意二者，注意二者的区别的区别416262圆断面射流的运动分析圆断面射流的运动分析起始段起始段5、起始段核心长度及核心收缩角、起始段核心长度及核心收缩角426262圆断面射流的运动分析圆断面射流的运动分析起始段起始段6、起始段流量、起始段流量Q436262圆断面射流的运动分析圆断面射流的运动分析起始段起始段7、起始段断面平均流速、起始段断面平均流速446262圆断面射流的运动分析圆断面射流的运动分析起始段起始段8、起始段质量平均流速、起始段质量平均流速V2456363平面射流平面射流466464温差或浓差射流温差或浓差射流一、概述一、概述11、概念、概念温差温差、浓差射流就是射流本身的温度或浓度与浓差射流就是射流本身的温度或浓度与周围气体的温度周围气体的温度、浓度有差异。

在采暖通风空浓度有差异。

在采暖通风空调工程中，常采用冷风降温，热风采暖，就要调工程中，常采用冷风降温，热风采暖，就要用温差射流；将有害气体及灰尘浓度降低就要用温差射流；将有害气体及灰尘浓度降低就要用浓差射流。

用浓差射流。

476464温差或浓差射流温差或浓差射流一、概述一、概述22、温差、浓差射流的特点：

、温差、浓差射流的特点：

（11）射流中横向动量交换、旋涡的出现。

质量交换，热量交）射流中横向动量交换、旋涡的出现。

质量交换，热量交换，浓度发生交换的射流形成过程中，射流轴线的轨迹发生换，浓度发生交换的射流形成过程中，射流轴线的轨迹发生弯曲。

弯曲。

（22）在温差射流中，由于热量扩散比动量扩散要快些，所以）在温差射流中，由于热量扩散比动量扩散要快些，所以温度边界层比速度边界层发展要快些。

浓度扩散温度扩散也温度边界层比速度边界层发展要快些。

浓度扩散温度扩散也类似。

在工程实际中，为了简化，可以忽略边界层的差别。

类似。

在工程实际中，为了简化，可以忽略边界层的差别。

所以，所以，RR、QQ、vmvm、v1v1、v2v2可用前面的公式可用前面的公式486464温差或浓差射流温差或浓差射流一、概述一、概述22、温差、浓差射流的特点：

、温差、浓差射流的特点：

温度边界层温度边界层速度边界层速度边界层496464温差或浓差射流温差或浓差射流一、概述一、概述33、符号的约定（以下标、符号的约定（以下标ee表示周围气体的符号）：

表示周围气体的符号）：

506464温差或浓差射流温差或浓差射流一、概述一、概述44、实验得出温差、浓差、速度分布关系、实验得出温差、浓差、速度分布关系同绘在一个无因次坐标同绘在一个无因次坐标上，无因次温差分布线，上，无因次温差分布线，在无因次速度分布线的在无因次速度分布线的外部外部温差分布线温差分布线516464温差或浓差射流温差或浓差射流一、概述一、概述55、计算温差、浓差射流假定条件、计算温差、浓差射流假定条件11、几何特征、几何特征22、运动特征、运动特征33、等温射流的动力特征变为热力特征、等温射流的动力特征变为热力特征：

在等压的情在等压的情况下，以周围气体的焓值作为起算点，射流各况下，以周围气体的焓值作为起算点，射流各截面上的相对焓值不变。

截面上的相对焓值不变。

焓是气体的状态参数，可以表示成焓是气体的状态参数，可以表示成h=fh=f（T,PT,P）；理想气体，）；理想气体，焓是温度的单值函数，空调中有湿空气焓是温度的单值函数，空调中有湿空气I-DI-D（焓湿图）（焓湿图），焓的单位焓的单位kJkJ。

推导焓的单位推导焓的单位比热单位，比热单位，KJ/KgKJ/Kg526464温差或浓差射流温差或浓差射流二、主体段，圆断面温差射流分析二、主体段，圆断面温差射流分析11、轴心温差、轴心温差射流各截面上的相对射流各截面上的相对焓焓值不变值不变代入公式代入公式536464温差或浓差射流温差或浓差射流二、主体段，圆断面温差射流分析二、主体段，圆断面温差射流分析22、质量平均温差、质量平均温差质量平均温差，即以该温差乘上质量平均温差，即以该温差乘上QcQc，便得出相对焓值，便得出相对焓值546464温差或浓差射流温差或浓差射流三、起始段，圆断面温差射流分析三、起始段，圆断面温差射流分析11、轴心平均温差不变化，、轴心平均温差不变化，Tm=T0Tm=T022、质量平均温差，只要将起始段的无因次流量代入即可质量平均温差，只要将起始段的无因次流量代入即可556464温差或浓差射流温差或浓差射流四、射流弯曲四、射流弯曲11、为什么会引起射流弯曲、为什么会引起射流弯曲？

温差、浓差射流由于密度与周围密度不同，所受重力与浮力不温差、浓差射流由于密度与周围密度不同，所受重力与浮力不相平衡，造成射流轴线的弯曲，热射流轴线向上翘，冷射流轴相平衡，造成射流轴线的弯曲，热射流轴线向上翘，冷射流轴线往下弯。

但从整个射流来看，射流的轴线仍可以认为是射流线往下弯。

但从整个射流来看，射流的轴线仍可以认为是射流的对称曲线。

的对称曲线。

22、射流的轨迹方程射流的轨迹方程566464温差或浓差射流温差或浓差射流22、射流的轨迹方程射流的轨迹方程（11）牛顿第二定律牛顿第二定律加速度概念加速度概念576464温差或浓差射流温差或浓差射流22、射流的轨迹方程射流的轨迹方程（22）气体状态方程）