高二物理競(jìng)賽射流與浮羽流課件

射流與浮羽流射流與浮羽流一、射流概述二、等密度自由紊動(dòng)射流三、浮力羽流四、浮射流五、橫流中的紊動(dòng)射流射流與浮羽流一、射流概述二、等密度自由紊動(dòng)射流三、浮力羽流四、浮射流五、橫流中的紊動(dòng)射流一、射流概述1、射流的一般概念射流是指流體在動(dòng)量作用下從各種形式的孔口（排放口）噴出流入周圍流體（同一種或另一種）內(nèi)的一種流動(dòng)。按流態(tài) 按性質(zhì) 按斷面 按邊界 按驅(qū)動(dòng)一、射流概述1、射流的一般概念質(zhì)量通量、體積流量??????????

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????????一、射流概述2、紊動(dòng)射流的形成與結(jié)構(gòu)設(shè)流體從一條很長(zhǎng)的窄縫流出，射入無限空間同種靜止流體中，射流流股與周圍靜止流體間存在速度不連續(xù)的間斷面，間斷面是不穩(wěn)定的剪切斷面，一旦受到干擾，將失去穩(wěn)定產(chǎn)生渦旋，卷吸周圍流體進(jìn)入射流，同時(shí)不斷移動(dòng)、變形、分裂產(chǎn)生紊動(dòng)，和周圍原本靜止的流體之間產(chǎn)生質(zhì)量、動(dòng)量交換，其影響范圍逐漸向內(nèi)外兩側(cè)發(fā)展，形成具有內(nèi)外邊界的自由紊動(dòng)混合層。一、射流概述2、紊動(dòng)射流的形成與結(jié)構(gòu)射流流動(dòng)呈紊動(dòng)間歇現(xiàn)象，時(shí)而紊流、時(shí)而層流，射流邊界處尤為顯著。邊界附近u/um=0.1處，間歇系數(shù)γ=0.5。射流邊界是由紊動(dòng)渦體和周圍流體交錯(cuò)組成的不規(guī)則界面。起始段/發(fā)展段核心區(qū)（保持u0

）紊流邊界層混合區(qū)（

剪切層）過渡段主體段/基本段一、射流概述3、紊動(dòng)射流的特征幾何特征射流任一斷面的厚度與該斷面到射流源的距離成正比。b=εx，ε為射流擴(kuò)展系數(shù)。運(yùn)動(dòng)特征射流主體段各斷面的縱向速度分布相似（

u-y→u/um-b1/2

）。u/um=f(y/b)，b為射流半壁厚u/um=f1(y/x)，主體段無量綱速度等值線是通過射流極點(diǎn)的一族射線。一、射流概述3、紊動(dòng)射流的特征（3）動(dòng)力特征進(jìn)入靜止流體的等密度、自由紊動(dòng)淹沒射流：氣體射流壓強(qiáng)等于背壓，為常數(shù)；液體射流，如水體，動(dòng)水壓強(qiáng)呈靜水壓強(qiáng)分布，差別不超過動(dòng)壓ρum2的5~6%。單位時(shí)間內(nèi)通過各斷面的流體總動(dòng)量通量??M為常數(shù)，??

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??????????。幾何、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特征是解決射流問題的重要依據(jù)。此外：射流脈動(dòng)流速和時(shí)均流速屬于相同量級(jí)，三個(gè)方向的脈動(dòng)強(qiáng)度??′??、??′??、??′??

也屬于相同量級(jí)；射流寬度遠(yuǎn)小于射流長(zhǎng)度，射流具有邊界層的性質(zhì)；射流任一斷面上，橫向分速遠(yuǎn)小于縱向流速。一、射流概述4、射流的研究?jī)?nèi)容和分析途徑研究?jī)?nèi)容：射流軸線軌跡、射流擴(kuò)展范圍和射流中流速分布、非等溫射流的溫度分布、變密度射流的密度分布和射流挾帶物質(zhì)的濃度分布等。分析途徑：實(shí)驗(yàn)研究：復(fù)雜的射流問題求解射流邊界層微分方程：將射流運(yùn)動(dòng)的微分方程簡(jiǎn)化為邊界層方程動(dòng)量積分法：根據(jù)射流特征，將射流偏微分方程轉(zhuǎn)變?yōu)槌Ｎ⒎址匠?，其關(guān)鍵是積分計(jì)算射流斷面的動(dòng)量通量射流與浮羽流一、射流概述二、等密度自由紊動(dòng)射流三、浮力羽流四、浮射流五、橫流中的紊動(dòng)射流二、等密度自由紊動(dòng)射流1、平面自由紊動(dòng)淹沒射流的動(dòng)量積分解從窄長(zhǎng)縫隙中噴出進(jìn)人無限空間、同種靜止流體的射流為??平面自由紊動(dòng)淹沒射流。出口雷諾數(shù)????

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????時(shí)，射流為紊動(dòng)射流，可用動(dòng)量積分法求解。??????????????=

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????二、等密度自由紊動(dòng)射流1、平面自由紊動(dòng)淹沒射流的動(dòng)量積分解（1）主體段流動(dòng)射流沿軸線流量增加率為：根據(jù)質(zhì)量守恒，卷吸單寬流量為：卷吸流速為：、卷吸系數(shù)為：????????=

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