2021-2022学年高二物理竞赛课件：流体力学的气体射流.pptx

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1、1流体力学的气体射流流体力学的气体射流29.1 9.1 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极点极点极点极点扩散角扩散角扩散角扩散角(极角极角极角极角)内边界内边界内边界内边界外边界外边界外边界外边界核心收缩角核心收缩角核心收缩角核心收缩角转折截面转折截面转折截面转折截面9.1.19.1.19.1.19.1.1过渡断面过渡断面过渡断面过渡断面(又称转折断面又称转折断面又称转折断面又称转折断面)起始段及主体段起始段及主体段起始段及主体段起始段及主体段 39.1 9.1 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9.1.29.1.29.1.29.1.2紊流系数紊流系数紊流

2、系数紊流系数a a a a及几何特征及几何特征及几何特征及几何特征49.1 9.1 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9.1.39.1.39.1.39.1.3运动特征运动特征运动特征运动特征射流各断面上速度分布是相似的。射流各断面上速度分布是相似的。射流各断面上速度分布是相似的。射流各断面上速度分布是相似的。59.1 9.1 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9.1.9.1.9.1.9.1.4 4 4 4动力特征动力特征动力特征动力特征各横截面上动量相等各横截面上动量相等各横截面上动量相等各横截面上动量相等动量守动量守动量守动量守恒，这就是射流的动力学特征。

3、恒，这就是射流的动力学特征。恒，这就是射流的动力学特征。恒，这就是射流的动力学特征。出口截面上动量流量为出口截面上动量流量为出口截面上动量流量为出口截面上动量流量为 任意横截面上的动量流量任意横截面上的动量流量任意横截面上的动量流量任意横截面上的动量流量 69.2 9.2 圆断面射流的运动分析圆断面射流的运动分析9.2.19.2.1轴心速度轴心速度轴心速度轴心速度v vmmn11.522.53Bn0.09850.0640.04640.03590.0286Cn0.38450.30650.25850.22560.201579.2 9.2 圆断面射流的运动分析圆断面射流的运动分析9.2.19.2.1

4、轴心速度轴心速度轴心速度轴心速度v vmm89.2 9.2 圆断面射流的运动分析圆断面射流的运动分析9.2.29.2.2断面流量断面流量断面流量断面流量QQ9.2.39.2.3断面平均流速断面平均流速断面平均流速断面平均流速v v1 19.2.4 9.2.4 质量平均流速质量平均流速质量平均流速质量平均流速v v2 2质量平均流速定义为：用质量平均流速定义为：用质量平均流速定义为：用质量平均流速定义为：用v v2 2乘以质量即得真实动量。乘以质量即得真实动量。乘以质量即得真实动量。乘以质量即得真实动量。99.2 9.2 圆断面射流的运动分析圆断面射流的运动分析9.2.59.2.5起始段核心长度

5、起始段核心长度起始段核心长度起始段核心长度 及核心收缩角及核心收缩角及核心收缩角及核心收缩角 109.2 9.2 圆断面射流的运动分析圆断面射流的运动分析9.2.69.2.6起始段流量起始段流量起始段流量起始段流量QQQQQQ119.2 9.2 圆断面射流的运动分析圆断面射流的运动分析9.2.7 9.2.7 起始断面平均流速起始断面平均流速起始断面平均流速起始断面平均流速v v1 19.2.8 9.2.8 起始断面质量平均流速起始断面质量平均流速起始断面质量平均流速起始断面质量平均流速v v2 2质量平均流速定义为：用质量平均流速定义为：用质量平均流速定义为：用质量平均流速定义为：用v v2

6、2乘以质量即得真实动量。乘以质量即得真实动量。乘以质量即得真实动量。乘以质量即得真实动量。129.4 9.4 温差或浓差射流温差或浓差射流在采暖通风空调工程中，常采用冷风降温，热风采暖，这时在采暖通风空调工程中，常采用冷风降温，热风采暖，这时在采暖通风空调工程中，常采用冷风降温，热风采暖，这时在采暖通风空调工程中，常采用冷风降温，热风采暖，这时就要用温差射流。将有害气体及灰尘浓度降低就要用浓差射流。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。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。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。所谓温差、浓差射流就是射流本身

7、的温度或浓度与周围气体的温所谓温差、浓差射流就是射流本身的温度或浓度与周围气体的温所谓温差、浓差射流就是射流本身的温度或浓度与周围气体的温所谓温差、浓差射流就是射流本身的温度或浓度与周围气体的温度、浓度有差异。度、浓度有差异。度、浓度有差异。度、浓度有差异。温差或浓差射流分析，主要是研究射流温差、浓差分布场的温差或浓差射流分析，主要是研究射流温差、浓差分布场的温差或浓差射流分析，主要是研究射流温差、浓差分布场的温差或浓差射流分析，主要是研究射流温差、浓差分布场的规律。同时讨论由温差、浓差引起射流弯曲的轴心轨迹。规律。同时讨论由温差、浓差引起射流弯曲的轴心轨迹。规律。同时讨论由温差、浓差引起射流

8、弯曲的轴心轨迹。规律。同时讨论由温差、浓差引起射流弯曲的轴心轨迹。据热力学可知，在等压的据热力学可知，在等压的据热力学可知，在等压的据热力学可知，在等压的情况下，以周围气体的焓值作情况下，以周围气体的焓值作情况下，以周围气体的焓值作情况下，以周围气体的焓值作为起算点，射流各横截面上的为起算点，射流各横截面上的为起算点，射流各横截面上的为起算点，射流各横截面上的相对焓值不变。这一特点称为相对焓值不变。这一特点称为相对焓值不变。这一特点称为相对焓值不变。这一特点称为热力特征热力特征热力特征热力特征。设喷嘴断面上单位。设喷嘴断面上单位。设喷嘴断面上单位。设喷嘴断面上单位时间的相对焓值为，则时间的相对

9、焓值为，则时间的相对焓值为，则时间的相对焓值为，则与射流任意横截面上单位时间与射流任意横截面上单位时间与射流任意横截面上单位时间与射流任意横截面上单位时间通过的相对焓值相等。通过的相对焓值相等。通过的相对焓值相等。通过的相对焓值相等。139.4 9.4 温差或浓差射流温差或浓差射流对温差射流：对温差射流：对温差射流：对温差射流：出口断面温差出口断面温差出口断面温差出口断面温差轴心上温差轴心上温差轴心上温差轴心上温差截面上任一点温差截面上任一点温差截面上任一点温差截面上任一点温差对浓差射流：对浓差射流：对浓差射流：对浓差射流：出口断面浓差出口断面浓差出口断面浓差出口断面浓差轴心上浓差轴心上浓差轴

10、心上浓差轴心上浓差截面上任意一点浓差截面上任意一点浓差截面上任意一点浓差截面上任意一点浓差9.4.1 9.4.1 轴心温差轴心温差轴心温差轴心温差TTm m 149.4 9.4 温差或浓差射流温差或浓差射流9.4.29.4.2质量平均温差质量平均温差质量平均温差质量平均温差TT2 2质质质质量平均温差，就是以量平均温差，就是以量平均温差，就是以量平均温差，就是以该该该该温差乘上，便得出相温差乘上，便得出相温差乘上，便得出相温差乘上，便得出相对焓值对焓值对焓值对焓值。9.4.39.4.3起始段质量平均温差起始段质量平均温差起始段质量平均温差起始段质量平均温差TT2 2 159.4 9.4 温差或

11、浓差射流温差或浓差射流9.4.49.4.4射流弯曲射流弯曲射流弯曲射流弯曲温差射流或温差射流或温差射流或温差射流或浓浓浓浓差射流由于密度与周差射流由于密度与周差射流由于密度与周差射流由于密度与周围围围围密度不同，所受的密度不同，所受的密度不同，所受的密度不同，所受的重力与浮力不相平衡，使整个射流将重力与浮力不相平衡，使整个射流将重力与浮力不相平衡，使整个射流将重力与浮力不相平衡，使整个射流将发发发发生向下或向上弯曲。生向下或向上弯曲。生向下或向上弯曲。生向下或向上弯曲。但整个射流仍可看作是但整个射流仍可看作是但整个射流仍可看作是但整个射流仍可看作是对对对对称于称于称于称于轴轴轴轴心心心心线线线线，因此了解，因此了解，因此了解，因此了解轴轴轴轴心心心心线线线线的弯的弯的弯的弯曲曲曲曲轨轨轨轨迹后，便可得出整个弯曲的射流。迹后，便可得出整个弯曲的射流。迹后，便可得出整个弯曲的射流。迹后，便可得出整个弯曲的射流。