气体射流学习.pptx

《气体射流学习.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《气体射流学习.pptx（39页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、射流核心射流核心边界层边界层过渡断面（转折断面）过渡断面（转折断面）起始段及主体段起始段及主体段扩散角（极角）扩散角（极角）紊流系数紊流系数紊流系数与出口断面上紊流强度有关，也与出口断面上速度分布的均匀性有关。（表6-1）射流结构第1页/共39页喷嘴种类喷嘴种类带有收缩口的喷嘴带有收缩口的喷嘴0.0660.071圆柱形管圆柱形管0.0760.08带有导风板的轴流式通风机带有导风板的轴流式通风机带导流板的直角弯管带导流板的直角弯管0.120.20紊流系数第2页/共39页平面壁上锐缘狭缝平面壁上锐缘狭缝具有导叶且加工磨圆边具有导叶且加工磨圆边口的风道上纵向缝口的风道上纵向缝收缩极好的平面喷口收缩极

2、好的平面喷口紊流系数 从表中数值可知,喷嘴上装置不同形式的风板栅栏,则出口截面上气流的扰动紊乱程度不同,因而紊流系数也就不同。扰动大的紊流系数值增大，扩散角也增大。0.240.240.1080.1080.1180.118喷嘴种类喷嘴种类带金属网格的轴流风机带金属网格的轴流风机0.1550.155第3页/共39页由可知：a值确定，射流边界层的外边界线也就确定，射流即按一定的扩散角向前作扩散运动，这就是它的几何特征。应用这一特征，对圆断面射流可求出射流半径沿射程的变化规律第4页/共39页可得：又以直径表示第5页/共39页由两图中可见：无论主体段或起始段内，轴心速度最大，从轴心向边界层边缘，由两图中

3、可见：无论主体段或起始段内，轴心速度最大，从轴心向边界层边缘，速度逐渐减小至零。速度逐渐减小至零。距喷嘴距离越远，即距喷嘴距离越远，即x值增大，边界层厚度越大，而轴心速度则越小，也就是说，值增大，边界层厚度越大，而轴心速度则越小，也就是说，随着随着x的增大，速度分布曲线不断地扁平化了。的增大，速度分布曲线不断地扁平化了。注意几个符号的含义：注意几个符号的含义：第6页/共39页用半经验公式表示射流各横截面上用半经验公式表示射流各横截面上的无因次速度分布为：的无因次速度分布为：第7页/共39页动力特征：动力特征：实验证明：射流中任意点上的静压强均等于周围气体的压强。实验证明：射流中任意点上的静压强

4、均等于周围气体的压强。因各面上所受静压强均相等，则因各面上所受静压强均相等，则x轴向外力之和为零。轴向外力之和为零。据动量方程可知，各横截面上动量相等据动量方程可知，各横截面上动量相等动量守恒，这就是射流的动力学特征。动量守恒，这就是射流的动力学特征。第8页/共39页 圆断面射流为例应用动量守恒原理截面上动量流量为 第9页/共39页任意横截面上的动量流量则需积分动量守恒式：第10页/共39页第二节第二节 圆断面射流的运动分析圆断面射流的运动分析现根据紊流射流特征来研究圆断面射流的速度，现根据紊流射流特征来研究圆断面射流的速度，流量和射程的变化规律。流量和射程的变化规律。轴心速度轴心速度用用 除

5、两端除两端：第11页/共39页应用半经验公式代入：第12页/共39页n1 11.51.52 22.52.53 3BnBn0.09850.09850.0640.0640.04640.04640.03590.03590.02860.0286CnCn0.38450.38450.30650.30650.25850.25850.22560.22560.20150.2015BnBn和CnCn值第13页/共39页再将射流半径R R沿程变化规律(6-1-2),(6-1-2a)(6-1-2),(6-1-2a)式代入,得:说明了无因次轴心速度与无因次距离成反比的规律第14页/共39页断面流量断面流量断面平均流速断

6、面平均流速质量平均流速质量平均流速起始段核心长度及收缩角起始段核心长度及收缩角起始段流量起始段流量起始段断面平均流速起始段断面平均流速起始段质量平均流速起始段质量平均流速第15页/共39页段段名名参数名称参数名称符号符号符号符号圆断面射流圆断面射流圆断面射流圆断面射流平面射流平面射流平面射流平面射流扩散角扩散角 射流直径射流直径或半高度或半高度主体段Db射流参数的计算第16页/共39页段名段名段名段名参数名称参数名称参数名称参数名称符号符号符号符号圆断面射流圆断面射流圆断面射流圆断面射流平面射流平面射流平面射流平面射流主主主主体体体体段段段段轴心速度轴心速度轴心速度轴心速度流量流量流量流量Q

7、Q Q Q断面平均断面平均断面平均断面平均流速流速流速流速质量平均质量平均质量平均质量平均流速流速流速流速第17页/共39页段名段名段名段名 参数名称参数名称参数名称参数名称符符符符号号号号圆断面射流圆断面射流圆断面射流圆断面射流平面射流平面射流平面射流平面射流起起起起始始始始段段段段流量流量流量流量断面平均断面平均断面平均断面平均流速流速流速流速质量平均质量平均质量平均质量平均流速流速流速流速第18页/共39页段名段名段名段名 参数名称参数名称参数名称参数名称 符号符号符号符号圆断面射流圆断面射流圆断面射流圆断面射流平面射流平面射流平面射流平面射流起起起起始始始始段段段段核心长度核心长度核心

8、长度核心长度喷嘴至喷嘴至喷嘴至喷嘴至极点距离极点距离极点距离极点距离收缩角收缩角收缩角收缩角第19页/共39页例例6-16-1：用轴流风机水平送风，风机直径：用轴流风机水平送风，风机直径为为d d0 0=600mm=600mm，出口风速，出口风速10m/s10m/s，求距出，求距出口口1010米处的轴心速度和风量。米处的轴心速度和风量。解：首先应判断该截面是处于起始段还是主体段解：首先应判断该截面是处于起始段还是主体段（在书上补充）（在书上补充）应用表应用表6-3的公式进行计算的公式进行计算喷嘴种类喷嘴种类喷嘴种类喷嘴种类带有收缩口的喷嘴带有收缩口的喷嘴带有收缩口的喷嘴带有收缩口的喷嘴0.06

9、60.0660.0710.071圆柱形管圆柱形管圆柱形管圆柱形管0.0760.0760.080.08带有导风板的轴流式通风机带有导风板的轴流式通风机带有导风板的轴流式通风机带有导风板的轴流式通风机带导流板的直角弯管带导流板的直角弯管带导流板的直角弯管带导流板的直角弯管0.120.120.200.20紊流系数第20页/共39页例例6-26-2：已知空气淋浴地带要求射流半径：已知空气淋浴地带要求射流半径为为1.2m1.2m，质量平均流速，质量平均流速v v2 2为为3m/s3m/s，圆形，圆形喷嘴直径为喷嘴直径为0.3m0.3m，求，求1 1、喷口至工作地、喷口至工作地带的距离。带的距离。2 2、

10、喷嘴流量。、喷嘴流量。喷嘴种类喷嘴种类喷嘴种类喷嘴种类带有收缩口的喷嘴带有收缩口的喷嘴带有收缩口的喷嘴带有收缩口的喷嘴0.0660.0660.0710.071圆柱形管圆柱形管圆柱形管圆柱形管0.0760.0760.080.08带有导风板的轴流式通风机带有导风板的轴流式通风机带有导风板的轴流式通风机带有导风板的轴流式通风机带导流板的直角弯管带导流板的直角弯管带导流板的直角弯管带导流板的直角弯管0.120.120.200.20紊流系数已知射流直径D,v v2 2,d,d0 0,a,a,求S和Q0第21页/共39页第三节第三节 平面射流平面射流气体从狭长缝隙中外射运动时，射流只能在垂直条缝长度的平面

11、上扩散运动，如果条缝气体从狭长缝隙中外射运动时，射流只能在垂直条缝长度的平面上扩散运动，如果条缝相当长，这种流动可视为平面运动，故称为平面射流。相当长，这种流动可视为平面运动，故称为平面射流。平面射流喷口高度以平面射流喷口高度以2b0表示，表示，tg=2.44a,其他几何、运动动力特征完全与圆断面射其他几何、运动动力特征完全与圆断面射流相似，公式见表流相似，公式见表6-3。和圆断面射流相比，流量沿程的增加，流速沿程的衰减都要慢些，这是因为运动的扩散和圆断面射流相比，流量沿程的增加，流速沿程的衰减都要慢些，这是因为运动的扩散被限定在垂直于条缝长度的平面上的缘故。被限定在垂直于条缝长度的平面上的缘

12、故。第22页/共39页段段名名参数名称参数名称符号符号符号符号圆断面射流圆断面射流圆断面射流圆断面射流平面射流平面射流平面射流平面射流扩散角扩散角 射流直径射流直径或半高度或半高度主体段Db射流参数的计算第23页/共39页段名段名段名段名参数名称参数名称参数名称参数名称符号符号符号符号圆断面射流圆断面射流圆断面射流圆断面射流平面射流平面射流平面射流平面射流主主主主体体体体段段段段轴心速度轴心速度轴心速度轴心速度流量流量流量流量Q Q Q Q断面平均断面平均断面平均断面平均流速流速流速流速质量平均质量平均质量平均质量平均流速流速流速流速第24页/共39页段名段名段名段名 参数名称参数名称参数名称

13、参数名称符符符符号号号号圆断面射流圆断面射流圆断面射流圆断面射流平面射流平面射流平面射流平面射流起起起起始始始始段段段段流量流量流量流量断面平均断面平均断面平均断面平均流速流速流速流速质量平均质量平均质量平均质量平均流速流速流速流速第25页/共39页段名段名段名段名 参数名称参数名称参数名称参数名称 符号符号符号符号圆断面射流圆断面射流圆断面射流圆断面射流平面射流平面射流平面射流平面射流起起起起始始始始段段段段核心长度核心长度核心长度核心长度喷嘴至喷嘴至喷嘴至喷嘴至极点距离极点距离极点距离极点距离收缩角收缩角收缩角收缩角第26页/共39页第四节第四节 温差或浓差射流温差或浓差射流射流本身的温度

14、或浓度与周围气体的射流本身的温度或浓度与周围气体的温度、浓度有差异。温度、浓度有差异。温差、浓差射流分析，主要是研究射温差、浓差射流分析，主要是研究射流温差、浓差分布场的规律，同时讨流温差、浓差分布场的规律，同时讨论由温差、浓差引起的射流弯曲的轴论由温差、浓差引起的射流弯曲的轴心轨迹。心轨迹。第27页/共39页 在实际应用中，为简化起见，可以认为：温度、浓度内外的边界与速度内外的边界相同。热量扩散比动量扩散要快，温度边界层比速度边界层发展要快要厚。浓度扩散与温度扩散相似。实线：速度边界层实线：速度边界层虚线：温度边界层虚线：温度边界层第28页/共39页试验得出：截面上温度分布、浓度分布与试验得

15、出：截面上温度分布、浓度分布与速度分布关系如下：速度分布关系如下：截面上任一点温差截面上任一点温差轴心上温差轴心上温差第29页/共39页 与动力特征类似，热力特征是：与动力特征类似，热力特征是：在在等压等压的情况下，以周围气体的焓的情况下，以周围气体的焓值作为起算点，射流值作为起算点，射流各横截面上的各横截面上的相对焓值不变相对焓值不变。第30页/共39页轴心温差：轴心温差：质量平均温差：质量平均温差：该温差乘该温差乘Qc，便得出相对焓值。，便得出相对焓值。起始段质量平均温差：起始段质量平均温差：书上错了书上错了,改过来改过来书上错了书上错了,改过来改过来浓差温差的射流计算见表6-4第31页/

16、共39页射流弯曲射流弯曲温差射流或浓差射流由于温差射流或浓差射流由于密度与周围密度不同密度与周围密度不同,所受所受重力与浮力不相平衡重力与浮力不相平衡,使整个射流将发生使整个射流将发生向下或向上向下或向上弯曲弯曲,但整个射流仍可看作是但整个射流仍可看作是对称于轴心线对称于轴心线。取轴心线上单位体积流体作为研究对象，只考虑受重取轴心线上单位体积流体作为研究对象，只考虑受重力和浮力作用，推导轴心线弯曲轨迹公式。力和浮力作用，推导轴心线弯曲轨迹公式。xyAAyxd射流轴线的弯曲A第32页/共39页由气体状态方程式，在等压状态下，有：由气体状态方程式，在等压状态下，有：xyAAyxdAj:j:垂直向上

17、的加速度垂直向上的加速度第33页/共39页将轴心温差换成了轴心速度关系第34页/共39页将将 代入，积分，并与实验数据代入，积分，并与实验数据对比后得：对比后得：记在表记在表6-46-4上上第35页/共39页为为阿基米德准数阿基米德准数用喷嘴直径除之，得无因次轨迹方程为：用喷嘴直径除之，得无因次轨迹方程为：对于平面射流：例题6-16-1，6-26-2，6-36-3第36页/共39页第六节第六节 有限空间射流有限空间射流射流结构射流结构边界橄榄状边界橄榄状有回流区有回流区流线呈闭合状流线呈闭合状射流分三阶段射流分三阶段自由扩张段有限扩张段收缩段n n贴附射流第37页/共39页末端涡流区末端涡流区 当房间长度大于某一值时，在封闭末端将产生涡当房间长度大于某一值时，在封闭末端将产生涡流区。涡流区的出现是通风空调工程中所不希望的。流区。涡流区的出现是通风空调工程中所不希望的。可采用改变喷嘴型式、双侧射流送风等方法来消可采用改变喷嘴型式、双侧射流送风等方法来消除。除。LH末端产生涡流区第38页/共39页感谢您的观看。第39页/共39页