2021-2022學(xué)年高二物理競(jìng)賽課件：流體力學(xué)的平面射流

1、流體力學(xué)的平面射流平面射流的特征氣體從狹長縫隙中外射運(yùn)動(dòng)時(shí)，射流只能在垂直條縫長度的平面上擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。如果條縫相當(dāng)長，這種流動(dòng)可視為平面運(yùn)動(dòng)，故稱為平面射流。噴口高度以 2b0（ b0半高度）表示。而幾何、運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力特征則完全與圓斷面射流相似。起始段核心長度sn及核心收縮角以上分析出圓斷面射流主體段內(nèi)運(yùn)動(dòng)參數(shù)變化規(guī)律，這些規(guī)律亦適用于矩形噴嘴。但要將矩形換算成為流速當(dāng)量直徑代人進(jìn)行計(jì)算。換算公式按第四章所述。以上分析出圓斷面射流主體段內(nèi)運(yùn)動(dòng)參數(shù)變化規(guī)律，這些規(guī)律亦適用于矩形噴嘴。但要將矩形換算成為流速當(dāng)量直徑代人進(jìn)行計(jì)算。換算公式按第四章所述。例圓射流以Q0=0.55m3/s，從d0=0.3m管

2、嘴流出。試求2.1m處射流半寬度R、軸心速度 、斷面平均速度 、質(zhì)量平均速度 ，并進(jìn)行比較。 【解】查表7.2，得 =0.08。 先求核心長度 ，所求截面在主體段內(nèi) 。從而由主體段計(jì)算公式得分析：由計(jì)算可知主體段內(nèi)的軸心速度 小于核心速度 ；比較 、 可以看出,用質(zhì)量平均速度代表使用區(qū)的流速要比斷面平均流速更適合。射流參數(shù)的計(jì)算結(jié)論和圓斷面射流相比，流量沿程的增加、流速沿程的衰減都要慢些。這是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)的擴(kuò)散被限定在垂直于條縫長度的平面上的緣故。所謂溫差、濃差射流就是射流本身的溫度或濃度與周圍氣體的溫度、濃度有差異。溫差或濃差射流分析，主要是研究射流溫差、濃差分布場(chǎng)的規(guī)律。同時(shí)討論由溫差、濃差引

3、起射流彎曲的軸心軌跡。概述 橫向動(dòng)量交換，旋渦的出現(xiàn)，使之質(zhì)量交換，熱量交換，濃度交換。而在這些交換中，由于熱量擴(kuò)散比動(dòng)量擴(kuò)散要快些，因此溫度邊界層比速度邊界層發(fā)展要快些厚些，如圖 6 一 6a 所示。實(shí)線為速度邊界層，虛線為溫度邊界層的內(nèi)外界線。研究?jī)?nèi)容濃度擴(kuò)散與溫度相似。在實(shí)際應(yīng)用中，為了簡(jiǎn)化起見，可以認(rèn)為，溫度、濃度內(nèi)外的邊界與速度內(nèi)外的邊界相同。于是參數(shù) R 、 Q 、 vm 、 v1、 v2等可使用前兩節(jié)所述公式，僅對(duì)軸心溫差 Tm ，平均溫差等沿射程的變化規(guī)律進(jìn)行討論。定義參數(shù)：以足標(biāo)e表示周圍氣體的符號(hào)對(duì)溫差射流：出口斷面溫差 軸心上溫差 截面上任一點(diǎn)溫差 對(duì)濃度射流：出口斷面濃差 軸心上濃差 截面上任一點(diǎn)濃差 截面上溫差分布，濃差分布熱力特征與前述動(dòng)力特征類似。據(jù)熱力學(xué)可知，在等壓的情況下，以周圍氣體的焓值作為起算點(diǎn)，射流各橫截面上的相對(duì)焓值不變。這一特點(diǎn)稱為熱力特征。軸心溫差Tm 質(zhì)量平均溫差T2 所謂質(zhì)量平均溫差，就是以該溫差乘上質(zhì)量，便得出相對(duì)焓值。以符號(hào)T2表示。起始段質(zhì)量平均溫差T2 起始段軸心溫差Tm是不變化的，與T0同，無需討論。而質(zhì)量平均