《流体力学》第六章气体射流
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流体力学第6章讲解
2、射孔的形状，圆孔口和方孔显然其扩张的情况不会相同。不同的射口形状有 不
同的实验值。用φ表示这个影响因素， 对圆断面射流 φ＝3.4，长条缝射孔 φ＝2.44。
圆孔综口合射这流两：个t影g响因素K：x k＝Kφα 3.4a
x
R 1 3.4 as 3.4( as 0.294)
r0
vm
vm r0 1
1
v0 R
2
1
[(11.5 )2 ]2d
0
9
第二节圆断面射流的运动分析
1
n
1
n
[(1 1.5 )2 ] d Bn; [(1 1.5 )2 ] d Cn
0
0
n
1
1.5
2
2.5
3
Bn
0.0985
0.064
0.0464
0.0359
0.0286
第一节无限空间淹没紊流射流特性
二、紊流系数a及几何特征
其斜率即：tga＝常数＝k。 对于不同的条件，k值是不同的常数，也叫实验常数。 通过实验发现，k值的影响因素有两个主要的因素：
1、射孔出口截面上气流的紊流强度。 紊流强度的大小用紊流系数a（A）来表示：a大紊流的强度就大，因此，紊
流 系数的大小可以反映出射流的扩张能力，所以，a也叫表征射流流动结构的 特征系数。另一方面，由于a反映的是射流混合能力的大小，因此，a还可以反 映孔口出口截面上的速度均匀程度。a越小，则混合能力越差，说明流速越均匀 。
二、断面流量Q
R
微环面的流量表达式 Q 2vydy Q0 r02v0
0
主体段：
R
Q
v r 0
y
y
2 ( )( )d( )
流体力学第6章(2007)
4）射流的极点、极角和核心收缩角
把外边界反向延长，其交点就是极点 外边界与射流轴线的交角a叫射流的极角（外圆锥的半角）。 内边界与轴线的交角叫核心收缩角（内圆锥的半角）。
5
第一节无限空间淹没紊流射流特性
二、紊流系数a及几何特征
其斜率即：tga＝常数＝k。 对于不同的条件，k值是不同的常数，也叫实验常数。 通过实验发现，k值的影响因素有两个主要的因素： 1、射孔出口截面上气流的紊流强度。 紊流强度的大小用紊流系数a（A）来表示：a大紊流的强度就大，因此，紊 流 系数的大小可以反映出射流的扩张能力，所以，a也叫表征射流流动结构的 特征系数。另一方面，由于a反映的是射流混合能力的大小，因此，a还可以反 映孔口出口截面上的速度均匀程度。a越小，则混合能力越差，说明流速越均匀 。 2、射孔的形状，圆孔口和方孔显然其扩张的情况不会相同。不同的射口形状有 不 同的实验值。用φ表示这个影响因素， 对圆断面射流 φ＝3.4，长条缝射孔 φ＝2.44。
21
第四节 温差或浓差射
Q as as 2 3.74 0.90( ) Q0 r0 r0
Q Q Q as as 2 1 0.76( ) 1.32( ) Q0 Q0 r0 r0
16
第二节 圆断面射流的运动分析
七、起始段断面平均流速v1
r0 v1 Q/ A Q Q ( )( )2 v0 Q0 / A0 Q0 Rr v1 v0 as as 2 1 0.76 1.32( ) r0 r0 as as 2 1 6.8 11.56( ) r0 r0
来，实际上又回到了射流中。
热力特性：扩张区域同静止气体交换热量，由于过程为等压过程，由热力学的知
识可知，Q＝ΔH-VdP 即交换的热量等于运动区域与静止区域的
(完整版)第六章气体射流
6.4 温差或浓差射流
温差（浓差）射流—本身温度（浓度）与周围有差异的射流 射流内边界层 温度内边界层
温度外边界层 射流外边界层
为简化，忽略温度（浓度）与射流速度边界的差
对于温差射流
出口截面与外界温差 轴心与外界温差
T0 T0 Te
Tm Tm Te
截面上某点与外界温差 T T Te
对于浓差射流
Q0v0 r02v02
任意截面动量
R
v2 ydyv
R 2v2 ydy
0
0
动量守恒
r02v02
R 2v2 ydy
0
6.2 圆断面射流的运动分析
根据紊流射流的特征来研究圆断面射流的速度、流量沿 射程的变化规律。
□ 6.2.1 轴心速度vm
方程两端同除 R2vm2 :
r02v02
喷嘴种类
带有收缩口的喷嘴 圆柱形管 带有导板的轴流式风机 带有导板的直角弯管 带有金属网的轴流式风机 收缩极好的平面喷口 平面壁上锐缘狭缝
具有导叶磨圆边口的风道纵向缝
a 0.066 0.08 0.12 0.20 0.24 0.108 0.118
0.155
2α 25o20' 29o00' 44o30' 68o30' 78o40' 29o30' 32o10'
41o20'
喷嘴上装置不同型式的风板栅栏，则出口截面上气流的扰动紊乱程度不同， 因而紊流系数 a 不同。扰动大的紊流系数 a 值增大，扩散角 α 也增大。
◇ 圆断面射流半径沿射程的变化规律
射流半径的沿程变化规律
R r0
3.4
as r0
0.294
工大流体力学第六章
6.4
6.4.2
温差或浓差射流
轴心温差△Tm
由相对焓值相等：
6.4
6.4.2
温差或浓差射流
质量平均温差△T2
质量平均温差△T2 ：以质量平均温差乘以ρQc即得相对焓 值。为此，列出出口断面与任一断面的相对焓值等式：
6.4
6.4.2
温差或浓差射流
质量平均温差△T2
从表中可以看到，扰动加强，则湍流系数a增大，所以扩散 角α增大。
6.1
6.1.7
无限空间淹没湍流射流的特征
射流的几何特征
若湍流系数a确定，则射流边界层的外边界轮廓线 也被确定，射流按一定的扩散角α向前作扩散运动， 此即射流的几何特征。
6.1
6.1.7
无限空间淹没湍流射流的特征
射流的几何特征
射流的无因次半径正比于由极点算起的无因次距离。
6.1
无限空间淹没湍流射流的特征
6.1.2 气体射流及其分类 气体从空口、管嘴或条缝射入同一介质 的空间所形成的流动称为气体淹没射流， 简称气体射流。 当射流出口的速度较大，流动呈湍流状 态时，称为湍流射流。 本专业所涉及到的气体射流均为湍流射 流。
6.1
无限空间淹没湍流射流的特征
6.1.2 气体射流及其分类 根据空间固体边壁对射流影响的不同，气体射流可分为自 由射流和受限射流。 自由射流：射流出流到无限大的 空间中，流动不受固体边壁的限 制。 受限射流：射流出流后，其扩展 受到壁面的限制。本专业所涉及 到的气体射流几乎均为受限射流。
6.1
6.1.5
无限空间淹没湍流射流的特征
等温射流结构
射流速度等于0的点的 连线叫做射流的边界线。 实验结果表明，射流边 界线是一条直线。直线 ABC和直线DEF。 射流边界线所包围的空 间构成圆锥体，由直线 ABC和直线DEF相交于M 点。圆锥的顶点M，称 为极点；圆锥的半顶角 ∠BMO称为扩散角。
流体力学第六章 气体射流
6.1 无限空间淹没紊流射流的特征
2.运动特征：速度分布具有相似性。 特留彼尔在轴对称射流主体段的实验结果，以及阿勃拉莫 维奇在起始段内的测定结果，见图6-2（a）及图6-3（a）。
6.1 无限空间淹没紊流射流的特征
6.1 无限空间淹没紊流射流的特征
3.动力特征 射流中的压强与周围流体中的压强相等。 可得各横截面上轴向动量相等——动量守恒，动量守 恒方程式为：
6.4 温差或浓度差射流
6.4 温差或浓度差射流
三.射流弯曲 温差射流或浓差射流由于密度与周围密度不同， 所受的重力与浮力不相平衡，使整个射流将发生向下或向上弯 曲。通过推导可得出无因次轨迹方程为
6.4 温差或浓度差射流
[例6-3]工作地点质量平均风速要求3m/s，工作面直径D=2.5m 送风温度为15℃，车间空气温度30 ℃，要求工作地点的质量 平均温度降到25 ℃ ，采用带导叶的轴流风机，紊流系数 = 0.12。求（1）风口的直径及速度;（2）风口到工作面的距离。 [解]温差 =15-30=-15 ℃
6 气体射流
6.1 无限空间淹没紊流射流的特征
一.射流结构 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。射流的流动特性及结构图：
6.1 无限空间淹没紊流射流的特征
二.射流的特性 1. 几何特性： 外边界线为一直线。tan a 紊流系数 a 是表征射流流动结构的特征系数。它与出口断 面上紊流强度有关，紊流强度越大。各种不同形状喷嘴的紊 流系数和扩散角的实测值列于表6-1。
一.特点：1.温度边界层与速度边界层不重合。 2.射流发生弯曲。
6.4 温差或浓度差射流
二.特性: 1.温差特性： 试验得出，截面上温差（浓度差分布）分布具有相 似性。 与速度分布关系如下：
《流体力学》第六章气体射流
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。
.
射流参数的计算
段 名
参数名称
符号
圆断面射流
平面射流
扩散角 主
α tg3.4a tg2.44a
体
段 射流直径 或半高度
D b
D d0
6.8
as d0
0.147
b b0
2.44
0.095 as 0.147
d0
v1 0.492
v0
as 0.41
b0
v2
v2 v0
as
0.23 0.147
d0
v2 v0
0.833 as 0.41 b0
.
段名 参数名称
符 号
圆断面射流
平面射流
起
流量
Q
2
QQ0 10.76ar0s1.32ar0s
Q Q0
1 0.43 as b0
始
v 断面平均 流速
B0Kx
tgKxK3.4a
x
紊流系数
起始段
主体段
C
B
A
R
M
α r0
核心
0
D X0
边 E
界 层
Sn
F
S
X
射流结构
.
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）
紊流系数
喷嘴种类 带有收缩口的喷嘴
a
0.066 0.071
圆柱形管
带有导风板的轴流式通风机 带导流板的直角弯管
已知射流直径D, v2,d0,a, 求S和Q0
.
射流参数的计算
段 名
参数名称
符号
圆断面射流
平面射流
扩散角 主
α tg3.4a tg2.44a
体
段 射流直径 或半高度
D b
D d0
6.8
as d0
0.147
b b0
2.44
0.095 as 0.147
d0
v1 0.492
v0
as 0.41
b0
v2
v2 v0
as
0.23 0.147
d0
v2 v0
0.833 as 0.41 b0
.
段名 参数名称
符 号
圆断面射流
平面射流
起
流量
Q
2
QQ0 10.76ar0s1.32ar0s
Q Q0
1 0.43 as b0
始
v 断面平均 流速
B0Kx
tgKxK3.4a
x
紊流系数
起始段
主体段
C
B
A
R
M
α r0
核心
0
D X0
边 E
界 层
Sn
F
S
X
射流结构
.
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）
紊流系数
喷嘴种类 带有收缩口的喷嘴
a
0.066 0.071
圆柱形管
带有导风板的轴流式通风机 带导流板的直角弯管
已知射流直径D, v2,d0,a, 求S和Q0
流体力学(上)第六章
气的温度为-10℃，室内空气温度为20 ℃，射流初速
度为2m/s，求地板上的温度 解题步骤：
y 0 x
1.是平面射流P171 2.参数对应：y=－7m，
－7
T0=－10℃=263K，Te=20℃ =293K，
v0=2m/s，求Tm
3.由公式(P170)y/2b0（α=0.12）、ΔTm/ΔT0，解得
6-4、温差或浓差射流
射流本身的温度或浓度与周围气体的温度或浓度有差异
动量交换使速度剖面形成边界层
热量、浓度扩散比动量扩散要快些，因此其边界层比速度边界层 发展要快些或厚些；图示虚线（或红线）为温度或浓度边界层
1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
1 0.8 0.6 0.4
轴心上温差
截面上任一点温差 T T Te -1 运动特征 温差、浓差的分布也相似，与速度分布类似:
T Tm m v vm y 1 R
1 .5
0.2 0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
R ro s tg R ro 3 .4 ( as ro 1 / 3 .4 )
6-1、无限空间淹没紊流射流的特征
运动特征
速度v=f(x,y)
如何简化表达式？ 将速度和坐标 无量刚化
6-1、无限空间淹没紊流射流的特征
v vm f( y y 0 .5 v m ) 其中： y y 0 .5 v m
Tm Te 1 Tm Te T m To To Te
dt
v m To v o Te
流体力学第六章 气体射流
的过程中，是否受到某固体边界的约束，可分为自由
射流、半限制射流和限制射流。
4.按射流流体在扩散流动过程中是否旋转，可分 为旋转射流和非旋转射流。 5.按射流管嘴出口截面形状不同，可分为圆形射 流(又称轴对称射流)、矩形射流、条缝射流(可按平 面射流处理)、环状射流和同心射流等。 对于矩形射流，当长宽比小于3时，可按轴对称
＝＞
2
习 题 解 析
例6－3 工作带质量平均流速要求为3m/s，工作面直径 为2.5m，送风温度为15℃，车间温度为30℃，要求工作带的
温差或浓差射流分析，主要 是研究温差或浓差场的分布规律， 同时讨论由温差或浓差引起的射 流弯曲的轴心轨迹。
(一) 温差射流的特征 1. 几何特征 除常规射流的动量、质量交换，温差射流还存在 热量交换。由于热扩散略快于动量扩散，因此温度 边界层比速度边界层发展要快些厚些。但在处理实 际问题时，为简化起见，认为二者相同。 2. 温差(或浓差)分布的相似性.
说明工作区在射流主体段内。 (2) 由表9－1中主体段质量平均流速计算式，得喷口流速为
( u0 as R0 0 . 455 0 . 294 ) u ( 0 . 08 3 . 86 0 . 15 0 . 455 0 . 294 ) 3 15 . 5 m/s
喷口流量为
Q0 1 4
R 3 .4 R 0 ( as R0 0 . 294 ) 3 . 4 a s R 0
所以，喷口至工作区的距离为
s R R0 3 .4 a 1 . 2 0 . 15 3 . 4 0 . 08 3 . 86 m
射流起始段长度为
习 题 解 析
s n 0 . 672 R0 a 0 . 672 0 . 15 0 . 08 1 间存在着 温度差或浓度差,则这样的射流就称为温差射 流或浓差射流。 举例：
射流、半限制射流和限制射流。
4.按射流流体在扩散流动过程中是否旋转，可分 为旋转射流和非旋转射流。 5.按射流管嘴出口截面形状不同，可分为圆形射 流(又称轴对称射流)、矩形射流、条缝射流(可按平 面射流处理)、环状射流和同心射流等。 对于矩形射流，当长宽比小于3时，可按轴对称
＝＞
2
习 题 解 析
例6－3 工作带质量平均流速要求为3m/s，工作面直径 为2.5m，送风温度为15℃，车间温度为30℃，要求工作带的
温差或浓差射流分析，主要 是研究温差或浓差场的分布规律， 同时讨论由温差或浓差引起的射 流弯曲的轴心轨迹。
(一) 温差射流的特征 1. 几何特征 除常规射流的动量、质量交换，温差射流还存在 热量交换。由于热扩散略快于动量扩散，因此温度 边界层比速度边界层发展要快些厚些。但在处理实 际问题时，为简化起见，认为二者相同。 2. 温差(或浓差)分布的相似性.
说明工作区在射流主体段内。 (2) 由表9－1中主体段质量平均流速计算式，得喷口流速为
( u0 as R0 0 . 455 0 . 294 ) u ( 0 . 08 3 . 86 0 . 15 0 . 455 0 . 294 ) 3 15 . 5 m/s
喷口流量为
Q0 1 4
R 3 .4 R 0 ( as R0 0 . 294 ) 3 . 4 a s R 0
所以，喷口至工作区的距离为
s R R0 3 .4 a 1 . 2 0 . 15 3 . 4 0 . 08 3 . 86 m
射流起始段长度为
习 题 解 析
s n 0 . 672 R0 a 0 . 672 0 . 15 0 . 08 1 间存在着 温度差或浓度差,则这样的射流就称为温差射 流或浓差射流。 举例：
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2
平面射流
Q
起
Q as 1 0.43 Q0 b0
as v1 b0 v0 1 2.44 as b0 1 0.43
始
断面平均 流速
v1
v2
v1 v0
as as 1 0.76 1.32 r0 r0 1 6.8 as as 11.56 r0 r0
断面流量
断面平均流速 质量平均流速 起始段核心长度及收缩角 起始段流量
起始段断面平均流速
起始段质量平均流速
射流参数的计算
段 名 主 体 段 参数名称 扩散角
符号 圆断面射流 平面射流
α D b
tg 3.4a
tg 2.44a
射流直径 或半高度
as b D as 6.8 0.147 2.44 0.41 d0 d0 b0 b0
r0 x0 0.294 a
b0 x0 0.41 a
段
tg 1.49a tg 0.97a
例6-1：用轴流风机水平送风，风机直径为 d0=600mm，出口风速10m/s，求距出口10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（在书上补充） 应用表6-3的公式进行计算
射流核心 边界层 过渡断面（转折断面） 起始段及主体段 扩散角（极角）
起始段 B A M
α
B 0 Kx
Kx tg K 3.4a x
C
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）
主体段 R
r0 D
核心 边
0
E X0 Sn S X
紊流系数
r0 sn 0.672 a
喷嘴种类
带有收缩口的喷嘴 圆柱形管 带有导风板的轴流式通风机 带导流板的直角弯管
a
0.066 0.071 0.076 0.08 0.12 0.20
2
25o 20' 27o10'
29o 00'
44o 30' 68o 30'
例6-2：已知空气淋浴地带要求射流半径为 1.2m，质量平均流速v2为3m/s，圆形喷嘴 直径为0.3m，求1、喷口至工作地带的距离。 2、喷嘴流量。 已知射流直径D, v2,d0,a,
注意几个符号的含义：
yc y, y0.5vm , v, vm , v0 , yb
用半经验公式表示射流各横截面上的 无因次速度分布为：
v y 1.5 2 [1 ( ) ] vm R
y R
v 1.5 2 (1 ) vm
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。
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。
射流参数的计算
段 名 主 体 段 参数名称 扩散角
符号 圆断面射流 平面射流
α D b
tg 3.4a
as D 6.8 0.147 d0 d0
实线：速度边界层 虚线：温度边界层
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。
as D 6.8 0.147 d0 d0
求S和Q0
紊流系数
r0 sn 0.672 a
v2 v0 1 as as 1 0.76 1.32 r0 r0
2
喷嘴种类
带有收缩口的喷嘴 圆柱形管 带有导风板的轴流式通风机 带导流板的直角弯管
2 2
v n Cn ( ) d 0 v m
vm r0 3.28 v0 R
再将射流半径R沿程变化规律(6-1-2),(6-1-2a) 式代入,得:
vm 0.965 0.48 0.96 v0 as 0.294 as 0.147 a x r0 d0
说明了无因次轴心速度与无因次距离 x 成反比的规律．
第一节 无限空间淹没紊流射流的特征
起始段 主体段 B A M
α
C
气流自半径为R 的圆断面喷嘴喷 出，出口断面上 的速度认为均匀 分布。
R 核心 边 E 0
r0 D
界
层 F
X0
Sn S X
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，形成向周围扩散的锥体状流 动场。
0 0
0
用 R
2 2 m
v
除两端：
1 v r0 2 v0 2 y 2 y ( ) ( ) 2 ( ) d( ) 0 v R vm R R m
应用半经验公式代入：
v y 1.5 2 [1 ( ) ] vm R
1 v 1 v r0 2 v0 2 y 2 y 2 ( ) ( ) 2 ( ) d ( ) 2 ( ) d 2 B2 0 v 0 v R vm R R m m
2
平面射流
起
Q
Q as 1 0.43 Q0 b0
as v1 b0 v0 1 2.44 as b0 1 0.43
始
断面平均 流速
v1
v2
v1 v0
as as 1 0.76 1.32 r0 r0 1 6.8 as as 11.56 r0 r0
0 0
v1
v2பைடு நூலகம்
v1 0.095 v0 as 0.147 d0
v1 v0
0.492 as 0.41 b0
v2 0.23 v0 as 0.147 d0
v2 v0
0.833 as 0.41 b0
段名 参数名称 流量
符 号
圆断面射流
as Q as 1 0.76 1.32 Q0 r0 r0
tg 2.44a
as b 2.44 0.41 b0 b0
射流直径 或半高度
段名 参数名称 轴心速度 主 流量 体 断面平均 流速
符号
圆断面射流
vm 0.48 v0 as 0.147 d0
平面射流
vm v0 1.2 as 0.41 b0
vm
Q
as Q Q as 4.4 0.147 1.2 0.41 Q0 d0 b0 Q0
r0 x0 0.294 a
b0 x0 0.41 a
段
tg 1.49a tg 0.97a
第四节 温差或浓差射流
射流本身的温度或浓度与周围气体的 温度、浓度有差异。 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 论由温差、浓差引起的射流弯曲的轴 心轨迹。
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。
as R x0 s s s 1 1 3.4a 3.4 0.294 r0 x0 r0 / tg r0 r0
又
/ r0 s / r0 x0 s 3.4a( x0 s) 3.4ax r0 x0 / r0 1/ tg D as 以直径表示 6.8( 0.147) d d0
1 as as 1 0.76 1.32 r0 r0
2
2
2
段
质量平均 流速
v2 v0
v2 1 v0 1 0.43 as b0
段名 参数名称 符号
圆断面射流
平面射流
起
核心长度 始 喷嘴至 极点距离 收缩角
sn
x0
r0 sn 0.672 a
b0 sn 1.03 a
由
Kx tan K 3.4a x
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 出射流半径射程的变化规律．
起始段 B A M
α
主体段 R
C
r 0 D
核心 边
0
E X0 Sn S X
界
层 F
可得：
第六章
气体射流
气体自孔口、喷嘴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。 在空调通风工程上所应用的射流，多为气体紊流 射流。
射流主要研究的是出流后的流速场、温度场和浓 度场。
射流分无限空间射流（自由射流）和有限空间射 流（受限射流）。
v1
v2
v1 0.095 v0 as 0.147 d0
v1 v0
0.492 as 0.41 b0
段
质量平均 流速
v2 0.23 v0 as 0.147 d0
v2 v0
0.833 as 0.41 b0
段名 参数名称
流量
符 号
圆断面射流
as Q as 1 0.76 1.32 Q0 r0 r0
段名 参数名称 轴心速度
符号
圆断面射流
vm 0.48 v0 as 0.147 d0
平面射流
vm v0 1.2 as 0.41 b0
主
流量 体 断面平均 流速 段 质量平均 流速
vm
Q
as Q 4.4 0.147 Q 1.2 as 0.41 Q0 d0 Q b
Bn和Cn值
n
Bn Cn
1 0.0985
平面射流
Q
起
Q as 1 0.43 Q0 b0
as v1 b0 v0 1 2.44 as b0 1 0.43
始
断面平均 流速
v1
v2
v1 v0
as as 1 0.76 1.32 r0 r0 1 6.8 as as 11.56 r0 r0
断面流量
断面平均流速 质量平均流速 起始段核心长度及收缩角 起始段流量
起始段断面平均流速
起始段质量平均流速
射流参数的计算
段 名 主 体 段 参数名称 扩散角
符号 圆断面射流 平面射流
α D b
tg 3.4a
tg 2.44a
射流直径 或半高度
as b D as 6.8 0.147 2.44 0.41 d0 d0 b0 b0
r0 x0 0.294 a
b0 x0 0.41 a
段
tg 1.49a tg 0.97a
例6-1：用轴流风机水平送风，风机直径为 d0=600mm，出口风速10m/s，求距出口10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（在书上补充） 应用表6-3的公式进行计算
射流核心 边界层 过渡断面（转折断面） 起始段及主体段 扩散角（极角）
起始段 B A M
α
B 0 Kx
Kx tg K 3.4a x
C
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）
主体段 R
r0 D
核心 边
0
E X0 Sn S X
紊流系数
r0 sn 0.672 a
喷嘴种类
带有收缩口的喷嘴 圆柱形管 带有导风板的轴流式通风机 带导流板的直角弯管
a
0.066 0.071 0.076 0.08 0.12 0.20
2
25o 20' 27o10'
29o 00'
44o 30' 68o 30'
例6-2：已知空气淋浴地带要求射流半径为 1.2m，质量平均流速v2为3m/s，圆形喷嘴 直径为0.3m，求1、喷口至工作地带的距离。 2、喷嘴流量。 已知射流直径D, v2,d0,a,
注意几个符号的含义：
yc y, y0.5vm , v, vm , v0 , yb
用半经验公式表示射流各横截面上的 无因次速度分布为：
v y 1.5 2 [1 ( ) ] vm R
y R
v 1.5 2 (1 ) vm
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。
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。
射流参数的计算
段 名 主 体 段 参数名称 扩散角
符号 圆断面射流 平面射流
α D b
tg 3.4a
as D 6.8 0.147 d0 d0
实线：速度边界层 虚线：温度边界层
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。
as D 6.8 0.147 d0 d0
求S和Q0
紊流系数
r0 sn 0.672 a
v2 v0 1 as as 1 0.76 1.32 r0 r0
2
喷嘴种类
带有收缩口的喷嘴 圆柱形管 带有导风板的轴流式通风机 带导流板的直角弯管
2 2
v n Cn ( ) d 0 v m
vm r0 3.28 v0 R
再将射流半径R沿程变化规律(6-1-2),(6-1-2a) 式代入,得:
vm 0.965 0.48 0.96 v0 as 0.294 as 0.147 a x r0 d0
说明了无因次轴心速度与无因次距离 x 成反比的规律．
第一节 无限空间淹没紊流射流的特征
起始段 主体段 B A M
α
C
气流自半径为R 的圆断面喷嘴喷 出，出口断面上 的速度认为均匀 分布。
R 核心 边 E 0
r0 D
界
层 F
X0
Sn S X
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，形成向周围扩散的锥体状流 动场。
0 0
0
用 R
2 2 m
v
除两端：
1 v r0 2 v0 2 y 2 y ( ) ( ) 2 ( ) d( ) 0 v R vm R R m
应用半经验公式代入：
v y 1.5 2 [1 ( ) ] vm R
1 v 1 v r0 2 v0 2 y 2 y 2 ( ) ( ) 2 ( ) d ( ) 2 ( ) d 2 B2 0 v 0 v R vm R R m m
2
平面射流
起
Q
Q as 1 0.43 Q0 b0
as v1 b0 v0 1 2.44 as b0 1 0.43
始
断面平均 流速
v1
v2
v1 v0
as as 1 0.76 1.32 r0 r0 1 6.8 as as 11.56 r0 r0
0 0
v1
v2பைடு நூலகம்
v1 0.095 v0 as 0.147 d0
v1 v0
0.492 as 0.41 b0
v2 0.23 v0 as 0.147 d0
v2 v0
0.833 as 0.41 b0
段名 参数名称 流量
符 号
圆断面射流
as Q as 1 0.76 1.32 Q0 r0 r0
tg 2.44a
as b 2.44 0.41 b0 b0
射流直径 或半高度
段名 参数名称 轴心速度 主 流量 体 断面平均 流速
符号
圆断面射流
vm 0.48 v0 as 0.147 d0
平面射流
vm v0 1.2 as 0.41 b0
vm
Q
as Q Q as 4.4 0.147 1.2 0.41 Q0 d0 b0 Q0
r0 x0 0.294 a
b0 x0 0.41 a
段
tg 1.49a tg 0.97a
第四节 温差或浓差射流
射流本身的温度或浓度与周围气体的 温度、浓度有差异。 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 论由温差、浓差引起的射流弯曲的轴 心轨迹。
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。
as R x0 s s s 1 1 3.4a 3.4 0.294 r0 x0 r0 / tg r0 r0
又
/ r0 s / r0 x0 s 3.4a( x0 s) 3.4ax r0 x0 / r0 1/ tg D as 以直径表示 6.8( 0.147) d d0
1 as as 1 0.76 1.32 r0 r0
2
2
2
段
质量平均 流速
v2 v0
v2 1 v0 1 0.43 as b0
段名 参数名称 符号
圆断面射流
平面射流
起
核心长度 始 喷嘴至 极点距离 收缩角
sn
x0
r0 sn 0.672 a
b0 sn 1.03 a
由
Kx tan K 3.4a x
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 出射流半径射程的变化规律．
起始段 B A M
α
主体段 R
C
r 0 D
核心 边
0
E X0 Sn S X
界
层 F
可得：
第六章
气体射流
气体自孔口、喷嘴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。 在空调通风工程上所应用的射流，多为气体紊流 射流。
射流主要研究的是出流后的流速场、温度场和浓 度场。
射流分无限空间射流（自由射流）和有限空间射 流（受限射流）。
v1
v2
v1 0.095 v0 as 0.147 d0
v1 v0
0.492 as 0.41 b0
段
质量平均 流速
v2 0.23 v0 as 0.147 d0
v2 v0
0.833 as 0.41 b0
段名 参数名称
流量
符 号
圆断面射流
as Q as 1 0.76 1.32 Q0 r0 r0
段名 参数名称 轴心速度
符号
圆断面射流
vm 0.48 v0 as 0.147 d0
平面射流
vm v0 1.2 as 0.41 b0
主
流量 体 断面平均 流速 段 质量平均 流速
vm
Q
as Q 4.4 0.147 Q 1.2 as 0.41 Q0 d0 Q b
Bn和Cn值
n
Bn Cn
1 0.0985