气体自孔口、管路或条缝向外喷射所形成的流动,称为气体淹没射流。简称为气体射流。当出口速度较大,流动呈紊流状态时,叫做紊流射流。在采暖通风空调工程上所应用的射流,多为气体紊流射流。
射流与孔口管嘴出流的研究对象不同。前者讨论的是出流后的流速场、温度场和浓度场。后者仅讨论出口断面的流速和流量。
出流空间大小,对射流的流动有很大影响。出流到无限大空间中,流动不受固体边壁的限制,为无限空间射流,又称自由射流。反之,为有限空间射流,又称受限射流。
佛山肯富来水泵现以无限空间中圆断面紊流射流为例,讨论南方水泵在射流运动中的运用。
气流自半径为r0的圆断面喷嘴喷出。出口断面上的速度认为均匀分布,皆为u0值,且流动为紊流。取射流轴线Mx为x轴。
经过佛山肯富来水泵厂的试验和观测,得出这种射流的流动特性及结构图形,如图一所示。
图一:射流结构
由于射流为紊流型,紊流的横向脉动造成射流与周围介质之间不断发生质量、动量交换。带动周围介质流动,使射流的质量流量、射流的横断面积沿x方向不断增加,形成了向周围扩散的锥体状流动场。
过渡断面(又称转折断面)起始段及主体段:刚喷出的射流速度仍然是均匀的,沿x方向流动,射流不断带入周围介质,不仅边界扩张,而且使射流主体的速度逐渐降低。速度为u0的部分称为射流核心,其余部分速度小于u0,称为边界层。显然,射流边界层从出口开始沿射程不断地向外扩散,带动周围介质进入边界层,同时向射流中心扩展,至某一距离处,边界层扩展到射流轴心线,核心区域消失,只有轴心点上速度为u0。射流这一断面为图上的B0E,称为过渡断面或转折断面。以过渡断面分界,出口断面至过渡断面称为射流起始段。过渡断面以后称为射流主体段。起始段射流轴心上速度都为u0,而主体段轴心速度沿x方向不断下降,主体段中完全为射流边界层所占据。
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