2021-2022学年高二物理竞赛课件：流体力学的温差或浓差射流.pptx

流体力学的温差或浓差射流体力学的温差或浓差射流流2温差或浓差射流温差或浓差射流一、概述一、概述 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3温差或浓差射流温差或浓差射流概述概述 符号的约定（以下标符号的约定（以下标e e表示周围气体的符号）：表示周围气体的符号）：4 温差或浓差射流温差或浓差射流概述概述 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5 温差或浓差射流温差或浓差射流概述概述 计算温差、浓差射流假定条件计算温差、浓差射流假定条件1 1、几何特征、几何特征2 2、运动特征、运动特征3 3、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/Kg6 温差或浓差射流温差或浓差射流主体段，圆断面温差射流分析主体段，圆断面温差射流分析 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7 温差或浓差射流温差或浓差射流主体段，圆断面温差射流分析主体段，圆断面温差射流分析 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8温差或浓差射流温差或浓差射流起始段，圆断面温差射流分析起始段，圆断面温差射流分析 1 1、轴心平均温差不变化，、轴心平均温差不变化，Tm=T0Tm=T02 2、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9 温差或浓差射流温差或浓差射流射流弯曲射流弯曲 1 1、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。2 2、射流的轨迹方程射流的轨迹方程10温差或浓差射流温差或浓差射流射流的轨迹方程射流的轨迹方程（1 1）牛顿第二定律）牛顿第二定律加速度概念加速度概念11温差或浓差射流温差或浓差射流射流的轨迹方程射流的轨迹方程（2 2）气体状态方程）气体状态方程依上式可推得依上式可推得12 温差或浓差射流温差或浓差射流射流的轨迹方程射流的轨迹方程（3 3）轴心温差换为轴心速度）轴心温差换为轴心速度已知已知0 07373已知已知13温差或浓差射流温差或浓差射流射流的轨迹方程射流的轨迹方程（4 4）积分）积分已知已知积分结果积分结果14温差或浓差射流温差或浓差射流射流的轨迹方程射流的轨迹方程（4 4）积分）积分用035替代011更与实验吻合15温差或浓差射流温差或浓差射流射流的轨迹方程射流的轨迹方程（4 4）积分）积分ArAr阿基米德准数，它是决定射流弯曲程度的主要阿基米德准数，它是决定射流弯曲程度的主要因素。因素。ArAr大，随射程大，随射程x x变化的变化的y y值变化也大，射流值变化也大，射流弯曲大。当弯曲大。当ArAr绝对值小于绝对值小于0 0001001时，可忽略射流时，可忽略射流的弯曲而按等温射流计算。的弯曲而按等温射流计算。ArAr愈小，贴附长度愈愈小，贴附长度愈长。长。