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( )
Q0
v0 r0
r0
v v vm ;
v0
vm v0
y yR
r0
R r0
Q 2( vm )( R )2 1 ( v )( y )d( y ) 2( vm )( R )2 1 [(1 1.5 )2 ]d
内边界：流速为v0的区域围起来可以看到又形成一个圆锥，圆锥内侧流速全为v0， 外侧小于v0，这个圆锥的侧面称为内边界，内边界到轴线的距离为r。
2）射流的过渡断面、核心区及边界层
过渡断面就是经过O的断面
在内圆锥中，其内部的流速均为v0，我们称这个区域为核心区。 核心区以外与外边界层以内的所有射流流动的区域叫射流的边界层。
3）射流的起始段和主体段
从射流的出口到转折面（过渡断面）之间的区域称为起始段。
过渡断面后的射流区为主体段，分布规律相对比较简单。
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
第二节 圆断面射流的运动分析
三、断面平均流速v1 平均流速：v1＝Q/A，无因次化 v0=Q0/A0
v1 v0

(
Q Q0
)
(Rr022)源自(Q Q0)
(
r0 R
)2
主体段： y：所求的点到轴心的距离 R：边界层的厚度 Vm：轴心速度
起始段： y：所求的点到内边界的距离 R：边界层的厚度 Vm：vm＝v0
v [1 ( y )1.5 ]2 [1 1.5 ]2
vm
R
7
第一节无限空间淹没紊流射流特性
四、动力特征
动力特性：各断面上的动量均相等。
对于孔口的出口处：
0
8
第二节圆断面射流的运动分析
一、轴心速度vm
起始段vm＝v0
主体段：
R
Q0v0 r02v02 2v 2 ydy
0
( r0 )2 ( v0 )2
1
2 (
v
)2 ( y )d (
y)
R vm
0 vm
R
R
y ( v )2 [(1 1.5 )2 ]2
R
Q0
v0 r0 0 vm R R
v0 r0 0
Q 2 0.966 3.42( as 0.294)2 0.0985
Q0
as 0.924
r0
r0
Q
as
as
2.2( 0.294) 4.4( 0.147)
Q0
r0
d0
结论:断面的体积流量与射程S成正比,即射流流动要吸入一些静止气体而使流量增11 加。
受限射流（有限空间射流）：射流受到周围空间固定边界的 限制，射流的扩张运动受到影 响。这种射流就叫受限射流。 比如：室内送风。
3
第一节 无限空间淹没紊流射流特性
一、过渡断面起始段及主体段
起始段
主体段
C
B
A
M
a
核心区
o
D
x0
Sn
E
S
x
F
4
第一节无限空间淹没紊流射流特性
1） 射流的外边界和内边界
外边界：射流的流动区和周围静止气体的分界面称为射流的外边界。 即圆锥体的侧表面母线。边界面到轴心的距离为R。
r0
r0
6
第一节无限空间淹没紊流射流特性
三、运动特征
在处理主体段时
y 截面上任意一点至轴心的距离
y0.5vm

同截面上0.5v
点至轴心
m
的距离
v
截面上y点的速度
vm 同截面上轴心点的速度
在处理起始段时
yc
y y0.5v0
yb
y y 0.9v0
0.1v0
v
y点速度
v0 核心速度
1
2
动量为：
+y
dy
R
Q0v0


r02
v
2 0
R
M
a
核心区
o
r
y' yx
y
y
对于任意截面的动量可以取 一个微环进行积分：
x0 -y
S
x
1
2
R
v dQ v vdA v 2 2ydy 2v 2 ydy
0
R
Q0v0


r02
v
2 0

2v 2 ydy
流体力学
主讲：周传辉
暖通教研室
二00二年十一月
1
第六章 气 体 射 流
第一节 无限空间淹没紊流射流特性 第二节 圆断面射流的运动分析 第三节 平面射流 第四节 温差或浓差射流 第五节 有限空间射流
第一节 无限空间淹没紊流射流特性
气体射流依据其射入空间的大小可分为自由射流和受限射流
自由射流（无限空间射流）：射入的空间足够大，空间的固 定边界对射流没有限制作用， 射流处于自由扩张状态。这种 射流就叫自由射流或无限空间 射流。比如：露天的管道放气
Cn
0.3845
0.3065
0.2585
0.2256
0.2015
vm
1
0.20797 0.966 0.483
v0 (as 0.294) 0.0464 as 0.294 as 0.147
r0
r0
d0
这就是射程s与vm的关系，射程越远vm越小。
10
第二节 圆断面射流的运动分析