《消防燃烧学》第7章射流混合过程.ppt

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1、回顾回顾p第一篇：燃料n介绍了燃料的基本性质、分类，以及成分表示方法，不同的成分表示方法的换算p第二篇：燃烧计算n燃料燃烧时的空气需要量，产物生成量的计算方法（化学反应方程式的质量比、系数比）n燃烧温度，发热温度的近似求解过程（内插值近似法）n气体分析方程、空气消耗系数和热损失的产物成分计算方法以燃烧的结果作为研究对象，没有考虑燃烧是如何进行的1第三篇第三篇 燃烧基本原理燃烧基本原理2第三篇第三篇 燃烧基本原理燃烧基本原理一、燃烧的定义一、燃烧的定义工程燃烧学工程燃烧学-第七章第七章燃烧过程：从混合（扩散）到燃烧反应完成的整个过程燃烧过程：从混合（扩散）到燃烧反应完成的整个过程 所谓燃烧，通常

2、伴有放热、火焰、发光和（或）发烟现象所谓燃烧，通常伴有放热、火焰、发光和（或）发烟现象,是可燃物与氧化剂作用发生的氧化反应。是可燃物与氧化剂作用发生的氧化反应。燃烧过程是一种复杂的物理过程和化学过程的综合，它既有流燃烧过程是一种复杂的物理过程和化学过程的综合，它既有流动、扩散、混合等物理现象，又有氧化还原反应，并放出光和动、扩散、混合等物理现象，又有氧化还原反应，并放出光和热的化学现象。热的化学现象。燃烧是一种复杂的物理化学过程燃烧是一种复杂的物理化学过程三传一反：三传一反：动量传递（流动）动量传递（流动）热量传递热量传递 质量传递（扩散）质量传递（扩散）化学反应化学反应3第三篇第三篇 燃烧基

3、本原理燃烧基本原理工程燃烧学工程燃烧学-第七章第七章混混-表示混合所需要的时间表示混合所需要的时间热热-表示混合后的的可燃物到达开始燃烧反应的温度所表示混合后的的可燃物到达开始燃烧反应的温度所需要的时间需要的时间化化-表示完成化学反应所需要的时间表示完成化学反应所需要的时间燃烧过程的进行主要是受化学动力学影响，还是受扩散因燃烧过程的进行主要是受化学动力学影响，还是受扩散因素的影响。素的影响。4第三篇第三篇 燃烧基本原理燃烧基本原理（一）基本分类（一）基本分类二、燃烧的分类二、燃烧的分类工程燃烧学工程燃烧学-第七章第七章 （1）动力燃烧动力燃烧（动力学因素控制，预混燃烧、爆（动力学因素控制，预混

4、燃烧、爆 炸）：炸）：混混 热热+化化 （3）中间燃烧中间燃烧：介乎两者之间：介乎两者之间5第三篇第三篇 燃烧基本原理燃烧基本原理燃烧状态燃烧状态燃烧分类燃烧分类与时间的关系与时间的关系稳态和非稳态稳态和非稳态与空间的关系与空间的关系一维、二维和三维一维、二维和三维初始反应物的混合状态初始反应物的混合状态预混燃烧和非预混燃烧预混燃烧和非预混燃烧气体流动状态气体流动状态层流、紊流层流、紊流 和过渡燃烧和过渡燃烧按反应物物态按反应物物态均相和异相燃烧均相和异相燃烧燃烧波的速度燃烧波的速度缓燃（亚音速波）、爆震（超音速波）缓燃（亚音速波）、爆震（超音速波）按燃料按燃料气体、液体和固体燃料燃烧气体、液

5、体和固体燃料燃烧工程燃烧学工程燃烧学-第七章第七章（二）其他分类（二）其他分类6主要内容p射流混合过程p燃烧反应速度和反应机理p着火过程p燃烧传播过程p异相燃烧p火焰的结构及其稳定7第七章第七章 射流混合过程射流混合过程实际意义实际意义 物物理理因因素素在在整整个个燃燃烧烧过过程程起起着着更更为为重重要要的作用；例如有焰燃烧。的作用；例如有焰燃烧。射射流流是是大大多多数数工工程程燃燃烧烧混混合合的的主主要要方方式式：除除固固体体燃燃料料有有时时以以块块状状进进行行燃燃烧烧外外，其其它它燃燃料料和和氧氧化化剂剂都都是是以以射射流流形形式式送送入入燃燃烧烧空空间的。间的。工程燃烧学工程燃烧学-第七

6、章第七章8第七章第七章 射流混合过程射流混合过程工程燃烧学工程燃烧学-第七章第七章分类：分类：根据射流喷嘴：平面射流与圆形射流根据射流结构：直流射流与旋转射流平行射流与相交射流环形射流与同轴射流根据射流环境：自由射流与受限射流层流射流与湍流射流根据射流流动：主要学习内容：主要学习内容：各种射流的定义，射流的形成条件与一般特征。各种射流的定义，射流的形成条件与一般特征。9第一节第一节第一节第一节 静止气体中的自由射流静止气体中的自由射流静止气体中的自由射流静止气体中的自由射流第七章第七章 射流混合过程射流混合过程工程燃烧学工程燃烧学-第七章第七章第二节第二节 同向平行流中的自由射流同向平行流中的

7、自由射流第三节第三节 交叉射流交叉射流第四节第四节 环状射流和同心射流环状射流和同心射流第五节第五节 旋转射流旋转射流107.1 7.1 静止气体中的自由射流静止气体中的自由射流一、一、自由射流的定义自由射流的定义 流体由喷嘴流出到一个足够大的空间后，流体由喷嘴流出到一个足够大的空间后，不再受不再受固体边界限制固体边界限制而继续扩散的一种流动。其燃烧装置而继续扩散的一种流动。其燃烧装置称为大气烧嘴，例如家用煤气灶。称为大气烧嘴，例如家用煤气灶。二、二、自由射流的特点自由射流的特点 射射流流气气体体离离开开喷喷口口以以后后，因因与与外外围围流流体体之之间间有有速速度度差差，且且有有粘粘性性，故故

8、产产生生紊紊流流漩漩涡涡层层，与与外外围围流流体体进进行行动动量量和和质质量量交交换换，导导致致各各流流动动截截面面上上的的速速度度、浓浓度度分分布布特特征征发发生生变变化化。根根据据这这些些特特征征，沿沿射射流流的的前前进进方方向向，可可将将射射流流分分为为初初始始段段，过过渡渡段段和和自自模段（充分发展段）模段（充分发展段）工程燃烧学工程燃烧学-第七章第七章11初始段：红色部分为势流核心；红色部分为势流核心；核核心区内速度、浓度等与出口处心区内速度、浓度等与出口处相同，长度约相同，长度约4-54-5d d0 0。7.1 7.1 静止气体中的自由射流静止气体中的自由射流工程燃烧学工程燃烧学-

9、第七章第七章=1/2myy 自模段：轴向流速都呈正态相似分布；轴向流速都呈正态相似分布；x x/d d0 08-108-10 过渡段：射流截面上轴向速度分布不断变化直至成为正态相似分布射流截面上轴向速度分布不断变化直至成为正态相似分布127.1 7.1 静止气体中的自由射流静止气体中的自由射流 根据普朗特混合长度理论，自由射流半宽根据普朗特混合长度理论，自由射流半宽(y)(y)：轴向轴向u um m的沿程衰减规律：的沿程衰减规律：轴心轴心C Cm m的沿程衰减规律的沿程衰减规律:自模段特性自模段特性工程燃烧学工程燃烧学-第七章第七章u u的分布规律：的分布规律：C C的分布规律的分布规律:=1

10、/2myy轴向流速和浓度的径向分布都具有相似性：轴向流速和浓度的径向分布都具有相似性：13自由射流对周围气体的卷吸能力可用自由射流对周围气体的卷吸能力可用卷吸率卷吸率表示：表示：7.1 7.1 静止气体中的自由射流静止气体中的自由射流工程燃烧学工程燃烧学-第七章第七章三、射流的卷吸及卷吸量的计算三、射流的卷吸及卷吸量的计算射流向前运动时，由于横向的速度脉动及粘性，射流向前运动时，由于横向的速度脉动及粘性，与周围介质产生动量交换，带动周围介质运动，使与周围介质产生动量交换，带动周围介质运动，使射射流的质量沿流向逐渐增加流的质量沿流向逐渐增加，这种现象称为射流的，这种现象称为射流的卷吸卷吸或或引射

11、引射。有射流必有引射有射流必有引射。其中其中me e-为卷吸量；为卷吸量；mx-为为x截面处射流的总质量流量；截面处射流的总质量流量；m0-为射流的初始质量流量。为射流的初始质量流量。14随着与喷口距离x的增加，卷吸率是增大、减小还是保持不变？157.1 7.1 静止气体中的自由射流静止气体中的自由射流 （1）时时 射流流量射流流量：，与实验条件有关。，与实验条件有关。卷吸率卷吸率：（2）时时 Thring提提出出用用当当量量直直径径de代代替替喷喷口口直直径径d0，即即认认为为喷喷出出的的气气体体密密度为度为s，速度和动量保持恒定（为，速度和动量保持恒定（为u0和和G0）工程燃烧学工程燃烧学

12、-第七章第七章 非等温射流卷吸率非等温射流卷吸率：16第一节第一节第一节第一节 静止气体中的自由射流静止气体中的自由射流静止气体中的自由射流静止气体中的自由射流第七章第七章 射流混合过程射流混合过程工程燃烧学工程燃烧学-第七章第七章第二节第二节 同向平行流中的自由射流同向平行流中的自由射流第三节第三节 交叉射流交叉射流第四节第四节 环状射流和同心射流环状射流和同心射流第五节第五节 旋转射流旋转射流177.2 7.2 同向平行流中的自由射流同向平行流中的自由射流 喷喷入入同同向向平平行行气气流流中中的的射射流流，分分单单股股平平行行射射流流和和多多股股平平行行射射流流。射射流流的的扩扩展展、轴轴

13、心心速速度度的的衰衰减减和和射射流流核核的的长长度度主主要要与与射射流流体和环境流体之间的速度梯度有关。流流体和环境流体之间的速度梯度有关。工程燃烧学工程燃烧学-第七章第七章 射流与外流间的速射流与外流间的速度梯度越大，混合速度梯度越大，混合速度就快；相反，混合度就快；相反，混合减缓，射流张角、速减缓，射流张角、速度及浓度沿轴向的变度及浓度沿轴向的变化率随之减小，势核化率随之减小，势核长度越大，当二者相长度越大，当二者相等时，势核贯穿整个等时，势核贯穿整个流场。流场。二、单股射流的特点二、单股射流的特点一、定义一、定义187.2 7.2 同向平行流中的自由射流同向平行流中的自由射流 Squir

14、e和和Trouncer从从理理论论上上分分析析了了平平行行流流中中自自由由射射流流的的有有关关特特性性，提提出出射射流流出出口口附附近近混混合合区区中中轴轴向向速速度度的的分分布布公式：公式：其中：其中：r r1 1和和r r2 2混合区的内、外半径，混合区的内、外半径，u u0 0和和u us s射流初速度和外围流的速度射流初速度和外围流的速度工程燃烧学工程燃烧学-第七章第七章三、速度分布三、速度分布19根根据据轴轴向向速速度度分分布布式式和和Alpinieri的的 实实 验验 数数 据据(1)绘绘出出了了平平行行流流中中射射流流轴轴向向速速度度衰衰减减图图，图图中中=us/u0由由图图可可

15、看看出出，当当由由0或或2.13趋趋向向1时时，射射流流核核越越来来越越大大，轴轴心心速速度度衰衰减变慢减变慢射流特性的影响因素射流特性的影响因素7.2 同向平行流中的自由射流同向平行流中的自由射流工程燃烧学工程燃烧学-第七章第七章（1 1）流速比流速比207.2 7.2 同向平行流中的自由射流同向平行流中的自由射流射射流流的的半半速速线线（表表示示射射流流的的扩扩散散情情况况）随随流流速速比比的的变变化化情情况况。从从图图中中可可以以看看出出，当当1的的情情形形时时，得得到到一一个个重重要要结结论论：射射流流特特性性不不仅仅与与速速度度比比有有关关，而而且且与与密密度度比比有有关关，当当两两

16、者者的的密密度度比比相相差差较较大大时时，密密度度差差引引起起轴轴线线上上的的浓浓度度有有显显著著衰衰减减，以以致致于于对对速速度度比比的的变变化化不不甚甚敏敏感感。标标准准状状况况下下，H2、CO2和和空空气气的的密密度度分分别别为为：0.0899g/L、1.79g/L，为，为1.29g/L。22第一节第一节第一节第一节 静止气体中的自由射流静止气体中的自由射流静止气体中的自由射流静止气体中的自由射流第七章第七章 射流混合过程射流混合过程工程燃烧学工程燃烧学-第七章第七章第二节第二节 同向平行流中的自由射流同向平行流中的自由射流第三节第三节 交叉射流交叉射流第四节第四节 环状射流和同心射流环

17、状射流和同心射流第五节第五节 旋转射流旋转射流237.3 7.3 交叉射流交叉射流一、定义及应用情况一、定义及应用情况 以某一角度与主流相交的射流。以某一角度与主流相交的射流。工工业业燃燃烧烧装装置置中中，经经常常采采用用交交叉叉射射流流，以以实实现现以以下下功功能能：强强化化燃燃烧烧或或降降温温，例例如如向向火火焰焰中中喷喷射射二二次次助助燃燃空空气。气。二、流场结构二、流场结构正交射流正交射流 喷喷孔孔中中心心线线与与壁壁面面交交叉叉角角为为9090，主主流流沿沿x x方方向向流流动动。工程燃烧学工程燃烧学-第七章第七章247.3 7.3 交叉射流交叉射流弯弯曲曲射射流流大大致致可可分分为

18、为三三段段：为为射射流流核核OB，比比自自由由射射流流显显著著缩缩短短，且且向向下下游游歪歪斜斜；为为显显著著弯弯曲曲段段射射流流剖剖面面迅迅速速变变形形；旋旋涡涡扩扩展展段段，射射流流转转到到主主流方向。流方向。Os为为um联联结结线线，Oc为几何中心线为几何中心线工程燃烧学工程燃烧学-第七章第七章圆孔射流横穿主流时的弯曲变形圆孔射流横穿主流时的弯曲变形257.3 7.3 交叉射流交叉射流绝绝对对穿穿透透深深度度：横横穿穿主主流流的的射射流流弯弯曲曲到到和和主主流流方方向向接接近近平平行行时时，弯弯曲曲轴线离开喷射口的垂直距离。轴线离开喷射口的垂直距离。相相对对穿穿透透深深度度：绝绝对对穿穿

19、透透深深度度与与喷喷嘴直径嘴直径d d0 0之比称为相对穿透深度。之比称为相对穿透深度。穿穿透透深深度度（y/d）与与呈呈反反比比，归归纳为下列穿透深度的经验公式：纳为下列穿透深度的经验公式：工程燃烧学工程燃烧学-第七章第七章正交射流的穿透深度正交射流的穿透深度267.3 7.3 交叉射流交叉射流斜交射流斜交射流 为为了了助助燃燃或或降降温温，有有时时需需要要二二次次空空气气斜斜穿穿过过主主流流，即即喷喷孔孔中中心心线与壁面交叉角大于或小于线与壁面交叉角大于或小于9090。弯曲变形规律：弯曲变形规律：穿透深度随流速比穿透深度随流速比(=u(=u0 0/v/v0 0)的增大而增大的增大而增大工程

20、燃烧学工程燃烧学-第七章第七章射流轴线随交角和流速比的变化射流轴线随交角和流速比的变化27第一节第一节 静止气体中的自由射流静止气体中的自由射流第七章第七章 射流混合过程射流混合过程工程燃烧学工程燃烧学-第七章第七章第二节第二节 同向平行流中的自由射流同向平行流中的自由射流第三节第三节 交叉射流交叉射流第四节第四节 环状射流和同心射流环状射流和同心射流第五节第五节 旋转射流旋转射流287.4 7.4 环状射流和同心射流环状射流和同心射流一、流场结构：一、流场结构：（1 1）充分发展区充分发展区流动情况与轴对称圆形射流相似；流动情况与轴对称圆形射流相似；（2 2）但在喷嘴附近但在喷嘴附近 环环状

21、状射射流流中中心心形形成成低低压压回回流流区区；在在同同心心射射流流交交界界面面上上，由由于于中中央央喷喷管管有有一一定定壁壁厚厚，也也会会形形成成回流区。回流区。因因此此，对对环环状状射射流流和和同同心心射射流流来来说说，喷喷嘴嘴的的几几何何形形状状，对对邻邻近近喷喷嘴嘴的的射射流流状状态态有有较较大大影影响响。回回流流区区一一般般用用于于改改善善火火焰焰的稳定性。的稳定性。工程燃烧学工程燃烧学-第七章第七章29二、外围环状射流与中心射流的相互影响二、外围环状射流与中心射流的相互影响7.4 7.4 环状射流和同心射流环状射流和同心射流工程燃烧学工程燃烧学-第七章第七章 图图为为中中心心射射流

22、流的的势势流流核核心心和和 轴轴 心心 速速 度度 随随 流流 速速 比比(=ua/uc)的的变变化化情情况况。从从图图中中可可以以看看出出，当当环环状状射射流流的的速速度度很很小小，例例如如=0.08时时，一一直直到到4d0距距离离内内，中中心心射射流流的的轴轴心心速速度度都都保保持持常常量量，也也就就是是说说，势势核核长长度度约约为为中中心心喷喷嘴嘴直直径径d0的的4倍倍。随随着着的的增增大大，势势核核长长度度越越来来越越小小，中中心心射射流流速速度度衰衰减减变变快快。当当=2.35时时，中中心心射射流很快被环流所吸收。流很快被环流所吸收。环状射流对中心射流的影响环状射流对中心射流的影响3

23、07.4 7.4 环状射流和同心射流环状射流和同心射流工程燃烧学工程燃烧学-第七章第七章对对于于外外围围环环状状射射流流来来说说，用用环环缝缝宽宽度度1/2(D2-D1)作作为为特特性性尺尺寸寸，环环缝缝出出口口速速度度ua0作作为为特特性性速速度度时时，中中心心射射流流对对外外围围射射流流的的影影响响如如图图所所示示。从从图图中中可可以以看看出出，随随着着中中心心流流速速的的增增大大（减减小小），环环形形射射流流势势核核逐逐渐渐减减小小，速速度度衰衰减减变变快快。直直到到=0.08时时，经经过过相相当当距距离离后后（D2-D1），环环形射流被中心射流完全吸收。形射流被中心射流完全吸收。中心射

24、流对外围环形射流的影响中心射流对外围环形射流的影响31第一节第一节 静止气体中的自由射流静止气体中的自由射流第七章第七章 射流混合过程射流混合过程工程燃烧学工程燃烧学-第七章第七章第二节第二节 同向平行流中的自由射流同向平行流中的自由射流第三节第三节 交叉射流交叉射流第四节第四节 环状射流和同心射流环状射流和同心射流第五节第五节 旋转射流旋转射流327.5 7.5 旋转射流旋转射流一、定义一、定义 射射流流在在离离开开喷喷嘴嘴前前先先强强迫迫流流体体作作旋旋转转运运动动，它它从从喷喷嘴嘴喷喷出出后后便便会会一一边边旋旋转转一一边边向向前前运动，这就是运动，这就是旋转射流旋转射流，简称，简称旋流

25、旋流。工程燃烧学工程燃烧学-第七章第七章（1 1）存在）存在轴向分速度轴向分速度v vx 、径向分速度、径向分速度 v vr r和切向分速度和切向分速度v v 二、特点二、特点（2 2）旋转强烈到一定程度时，喷嘴附近）旋转强烈到一定程度时，喷嘴附近可形成回流区可形成回流区337.5 7.5 旋转射流旋转射流工程燃烧学工程燃烧学-第七章第七章 实线实线 vx 虚线虚线 v 在轴心处在轴心处v vx05以后，以后，v、vr 基本上消失，只有基本上消失，只有vx存在。存在。旋转射流沿程无因次速度旋转射流沿程无因次速度35(4)射流中心有很强的卷吸力 7.5 7.5 旋转射流旋转射流工程燃烧学工程燃烧

26、学-第七章第七章 射流轴线上的静压力低于大气射流轴线上的静压力低于大气压力压力(负压负压)，说明旋转射流中心有，说明旋转射流中心有很强的卷吸作用，很强的卷吸作用，x x，静压力，静压力大气压力，卷吸作用大气压力，卷吸作用。367.5 7.5 旋转射流旋转射流 燃燃烧烧技技术术中中，旋旋转转射射流流是是强强化化燃燃烧烧和和组组织织火火焰焰的的一一个个有有效效措措施施，它它能能有有效效地地提提高高火火焰焰稳稳定定性和燃烧强度性和燃烧强度。三、旋流的作用三、旋流的作用工程燃烧学工程燃烧学-第七章第七章37四四、旋旋流流的的几几个个相相关关概概念念自自由由旋旋涡涡：靠靠流流体体内内部部的的位位能能变变

27、化化（静静压压或或水水位位差差）而而运运动动，所所以以叫叫“位位流流旋旋涡涡”。这这种种旋旋涡涡的的回回旋旋运运动动并并非非由由外外加加扭扭矩矩所所引引起起，若若忽忽略略摩摩擦擦损损耗耗，则则不不同同半半径径上上流流体体微微团团的的动动量量矩矩应应当当守守恒恒，故故又又叫叫“自自由由旋旋涡涡”。7.5 7.5 旋转射流旋转射流工程燃烧学工程燃烧学-第七章第七章特点特点：（1 1）切切线线速速度度v v0 0与与半半径径成成反反比比，即即越越靠靠近近涡涡心，切线速度越快；心，切线速度越快；（2 2）自由旋涡是一种）自由旋涡是一种“无旋无旋”圆周运动。圆周运动。387.5 7.5 旋转射流旋转射流

28、固固体体旋旋涡涡：流流体体绕绕中中心心按按固固体体旋旋转转规规律律旋旋转转的的旋涡，又叫强制旋涡。表达式为：旋涡，又叫强制旋涡。表达式为：旋旋风风或或旋旋流流是是由由外外围围的的自自由由旋旋涡涡和和涡涡核核的的强强制制旋旋涡涡组组成成，二二者者整整体体叫叫做做圆圆周周旋涡旋涡工程燃烧学工程燃烧学-第七章第七章397.5 7.5 旋转射流旋转射流旋流强度、旋流数旋流强度、旋流数 旋旋转转射射流流的的规规模模和和强强度度在在控控制制火火焰焰长长度度、提提高燃烧强度及改善火焰稳定性方面起着重要的作用。高燃烧强度及改善火焰稳定性方面起着重要的作用。在在旋旋转转自自由由射射流流中中，由由于于外外力力矩矩

29、等等于于零零，轴轴向动量向动量G Gx x及角动量及角动量G G都保持守恒。即都保持守恒。即工程燃烧学工程燃烧学-第七章第七章407.5 7.5 旋转射流旋转射流（1 1）旋流数）旋流数 轴轴向向动动量量Gx及及角角动动量量G都都是是旋旋转转射射流流的的动动力力特特性性参参数数，由由它它们们组组成成的的无无量量纲纲数数s来来反反应应旋旋转转射射流流的的旋旋转转强强度度，叫做旋流数。叫做旋流数。S的表达式为：的表达式为：意意义义：旋旋流流数数S S，不不仅仅可可以以用用来来反反映映射射流流的的旋旋转转强强度度，而而且且，对对于于几几何何相相似似的的旋旋流流装装置置来来说说，它它也也是是一一个个非

30、非常适用的表示射流动力相似的相似准数。常适用的表示射流动力相似的相似准数。工程燃烧学工程燃烧学-第七章第七章417.5 7.5 旋转射流旋转射流旋流数的计算旋流数的计算 计计算算旋旋流流数数时时，需需要要知知道道旋旋转转射射流流中中切切向向速速度度v、轴轴向向速速度度vx及及静静压压p沿沿半半径径r的的分分布布规规律律，这这对对计计算算人人员员来来说说往往往往有有一一定定困困难难，为为了了避避免免静静压压积积分分运运算算的的困困难难，将其忽略不计。将其忽略不计。旋流数具体的计算方法还应视各种旋流装置的结构旋流数具体的计算方法还应视各种旋流装置的结构特点有所不同。特点有所不同。工程燃烧学工程燃烧

31、学-第七章第七章427.5 7.5 旋转射流旋转射流五、旋转射流的流场结构五、旋转射流的流场结构 流场结构的探测方法流场结构的探测方法 利利用用五五孔孔球球形形皮皮托托管管或或激激光光多多普普勒勒风风速速仪仪可可以以探探测测旋旋转转射射流流的的速速度度分分量量vx、vr、v及及静静压压p沿沿x和和r方方向向的的分分布。布。弱弱旋旋流流：当当sss.时时，射射流流中中心心的的轴轴向向反反压压梯梯度度逐逐渐渐增大，以致克服该区轴向速度，并增大，以致克服该区轴向速度，并出现中部回流区出现中部回流区。工程燃烧学工程燃烧学-第七章第七章437.5 7.5 旋转射流旋转射流可以看出，当可以看出，当s0.4

32、16s0.416时，速度成呈高斯分布；当时，速度成呈高斯分布；当s0.6s0.6后，最大轴向速度开始偏离轴线，出现双峰式速度分布。后，最大轴向速度开始偏离轴线，出现双峰式速度分布。工程燃烧学工程燃烧学-第七章第七章447.5 7.5 旋转射流旋转射流弱旋流的流场结构弱旋流的流场结构 速速度度分分布布：在在弱弱旋旋流流的的初初始始段段内内，势势核核消消失失得得比比自自由由射射流流快快。进进入入充充分分发发展展段段后后，其其轴轴向向分分速速度度场场是是相相似似的的，即即在在该该段段的的任任一一截截面面上上任任一一点点的的相相对对速速度可用下述方程表示：度可用下述方程表示：式式式式中中中中，v vx

33、 x为为为为某某某某横横横横截截截截面面面面上上上上任任任任意意意意点点点点的的的的轴轴轴轴向向向向分分分分速速速速度度度度；v vxmxm为为为为该该该该截截截截面面面面上上上上轴轴轴轴向向向向分分分分速速速速度度度度的的的的最最最最大大大大值值值值：r r为为为为该该该该截截截截面面面面上上上上任任任任意意意意点点点点的的的的径径径径向向向向坐坐坐坐标标标标；x x为为为为该该该该截截截截面面面面至至至至喷喷喷喷口口口口的的的的距距距距离离离离；为为为为旋旋旋旋流流流流的的的的视视视视在在在在原原原原点点点点至至至至喷喷喷喷口口口口的的的的距距距距离离离离；K Kvxvx为为为为随旋流数而

34、变化的分布常数，由下面公式确定：随旋流数而变化的分布常数，由下面公式确定：随旋流数而变化的分布常数，由下面公式确定：随旋流数而变化的分布常数，由下面公式确定：工程燃烧学工程燃烧学-第七章第七章457.5 7.5 旋转射流旋转射流扩扩展展角角：弱弱旋旋流流的的扩扩展展角角随随着着旋旋流流数数S的的增增加加而而加加大大，但但并并不不是是一一直直随随之之增增大大而而增增大大，而而是是只只能能增增大大到到约约10的极限值。此增大值可用下式表示；的极限值。此增大值可用下式表示；卷吸量：与旋流强度成正比卷吸量：与旋流强度成正比工程燃烧学工程燃烧学-第七章第七章467.5 7.5 旋转射流旋转射流 强强旋旋

35、流流的的扩扩展展角角增增加加更更大大，相相应应地地其其卷卷吸量增加，射流的速度和浓度的衰减更快。吸量增加，射流的速度和浓度的衰减更快。工程燃烧学工程燃烧学-第七章第七章强旋流的流场结构强旋流的流场结构477.5 7.5 旋转射流旋转射流v v v vx0 x0 x0 x0 、v v v v0000、v v v vr0r0r0r0分别为射流出口截面处相应分速度的最大值。分别为射流出口截面处相应分速度的最大值。分别为射流出口截面处相应分速度的最大值。分别为射流出口截面处相应分速度的最大值。可见，可见，可见，可见，轴向和径向分速的衰减约与轴向和径向分速的衰减约与轴向和径向分速的衰减约与轴向和径向分速

36、的衰减约与x x x x-1-1-1-1成正比，切向速度的成正比，切向速度的成正比，切向速度的成正比，切向速度的衰减约与衰减约与衰减约与衰减约与x x x x-2-2-2-2成正比成正比成正比成正比。工程燃烧学工程燃烧学-第七章第七章图图7-187-18487.5 7.5 旋转射流旋转射流 旋旋流流中中部部回回流流区区的的宽宽度度和和长长度度都都随随旋旋流流数数S的的增增加加而而增增加加，下下图图所所画画是是在在环环形形喷喷口口体体系系中中测测定定的的回回流流区区边边界界位位置置。在在这这种种结结构构形形式式下下，即即使使没没有有旋旋流流，其其中中心心的的尾尾流流中中也也产产生生一一个个小小的的回回流流区区。当当s0.39时时，有有旋旋流流的的回回流流区区尺尺寸寸与与没没有有旋旋流流时时的的回回流区尺寸基本相同。流区尺寸基本相同。随着随着s的增大，回流区便越来越大的增大，回流区便越来越大工程燃烧学工程燃烧学-第七章第七章49