2021-2022学年高二物理竞赛课件：流体力学 (1).pptx

流体力学流体力学一、紊流射流的形成二、紊流射流的结构 速度为 u0的部分称为 射流核心，其余部分速度小于 u0，称为边界层。显然，射流边界层一方面不断地向外扩散，带动周围介质进入边界层，另一方面向射流中心扩展。只有轴心点上速度为 u0的射流断面 称为 过渡断面或转折断面。以过渡断面分界，出口断面至过渡断面称为射流 起始段。过渡断面以后称为射流 主体段。起始段射流轴心上速度都为u0，而主体段轴心速度沿x方向不断下降，主体段中完全为射流边界层所占据。实验结果及半经验理论都得出射流外边界是一条直线，如图6-1上的AB及DE线。AB、DE反向延长至喷嘴内交于M点，此点称为极点，AMD的一半称为极角，又称扩散角。BO为圆断面射流截面的半径R，R称为射流半径。1、几何特征三、紊流射流的特征1.1 紊流系数的影响因素出口断面上紊流强度出口断面上紊流强度出口断面上速度分布的均匀性出口断面上速度分布的均匀性喷嘴结构喷嘴结构1.2 射流半径沿程的线形增长性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。2.1 各参数定义2.2 射流各截面上速度分布的相似性3、动力特征(1)射流中任意点上的静压强均等于周围气体的压强，即p=0。(2)各面上所受静压强均相等，x 轴向外力之和为零。(3)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。3.1 射流各截面的动量守恒性3.2 无限空间淹没紊流射流的特征 v几何特征：射流按一定的扩散角向前作扩散运动 v运动特征：射流各截面上速度分布的相似性 v动力特征：射流各截面上动量相等动量守恒 第二节第二节 圆断面射流的运动分析圆断面射流的运动分析1、轴心速度 vm应用式以 除两端，2、断面流量Q取无因次流量，3、断面平均流速v1v 断面平均流速仅为轴心流速的 20。4、质量平均流速v2质量平均流速定义为：用v2乘以质量即得真实动量。质量平均流速为轴心流速的47。因此用v2代表使用区的流速要比v1更合适些。但必须注意，v1、v2：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。