第十一章 气体射流
一、学习指导
1 射流结构（核心区与边界层；主体段与起始段） 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流量、射流的横断面沿x 方向不断增加，形成了向周围扩散的锥体状流动场。
2 射流过渡段断面 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，不仅是边
界扩张，而且使射流主体的速度逐渐降低。速度为u0的部分（如图A0D 锥体）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的向外扩散，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，核心区消失，只有轴心点上速度为。射流这一断面称为过渡断面或转折断面。
3 射流的起始段与主体段
以过渡断面为界，出口断面至过渡断面称为射流起始段。过渡断面以后称为主体段。
二、难点分析
1 射流的断面平均流速与质量平均流速 断面平均流速
v 1=
Q
A ，表示射流断面的算术平均值。
质量平均流速定义为：用v 2乘以质量即得真实动量，ρQ 0v 0=ρQv 2 2 温差射流与浓差射流
三、习题详解
【1】 某车间温度为380C ，装有圆喷口空气淋浴设备，送风温度为250C ，风口距地面高度为4米，希望在地面上1.5米处造成一个直径为1.5米的工作区，求工作区中心温度为多少？（a =0. 08） 【解】
S n =0. 671
r 0
=0. 59m a
⎛as ⎫D
⎪=6. 8 +0. 147 d ⎪d 0⎝0⎭
d 0=0. 14m
∆T m 0. 35
==0. 224∆T 0
+0. 147d 0 ∆T m =-2. 92
t m =35 C
【2】 室外空气的射流由位于热车间外墙上离地板7.0m 处的小孔口送入，孔口的尺寸，高0.35m, 长12m ，室外空气的温度为-100C 室内空气温度为+200C射流初速度为2m/s，求地板上的温度。假定a=0.12,射流轴心着地。
【解】
T e 0. 22652
()=a +0. 20Ar T 0a 2
=
y
=-202b 0
Ar =0. 08 T e
=1. 06T 0
s =x =8. 05m
∆T m
=∆T 0
1. 032as
+0. 41b 0
=0. 424
【3】 已知空气淋浴喷口直径D 0=0.3m ，要求工作区的射流半径为1.2m ，质量平均流速为3m/s,，设紊流系数α=0.08，求： （1）喷口和工作区的距离s ；
（2）喷口流量Q 0 【解】
（1） 由射流主体段公式
⎛as ⎫⎛0.08s ⎫
D =6.8 +0.147⎪D 0=6.87 +0.147⎪⨯0.3
⎝0.3⎭⎝D 0⎭
=0.544s +0.3 D -0.32.4-0.3s ===3.86m
0.5440.544
t m =7. 28o C
起始段长度
s n =0.336
D 00.3
=0.336=1.26m
工作区在射流主体段。以上s 计算有效。
（2） 质量平均流速
v 20.23
=
u 0as +0.147
D 0
u 0=
⎫v 0⎛as 3⎛0.08⨯3.86⎫
+0.147=+0.147 ⎪ ⎪=15.4m /s
0.23⎝D 00.3⎭⎭0.23⎝
喷口流量
Q 0=
π
4
2D 0u 0=
π
4
⨯0.32⨯15.4=1.09m 3/s
【4】 室外空气经过外墙上的扁平形窗口射入室内。窗口高程H ＝
00
2b =0.6m t =0C t =25C ，窗口射00n 6m ，窗口高，室外温度，室内温度
流速度u 0=2m /s ，紊流系数α=0.118，求水平射程s ＝6m 处的射流质
量平均速度，轴线温度和弯曲值。 【解】（1）
v 2=
=
∆T m =
=1.00m /s
=15. 05C
41
（2）
=
10
T m =T 0-∆T m =25-15.5=9.5C （3）
0.904gb 02∆T 0⎛T 0⎫z = ⎪22
a u 0T H ⎝T H ⎭
1/2
⎛as ⎫
+0.205 ⎪2b ⎝0⎭
1/2
5/2
0.904⨯9.81⨯0.32
⨯25⎛273⎫⎛0.118⨯6⎫
5/2
v 1=u 0===11.42m /s u 00
由射流长度估算公式和无因次长度的表：
4
4
Q 0=
π
2D 0u 0=
π
⨯11.42=9.00m 3/s
L ===60.7m
第十一章 气体射流
一、学习指导
1 射流结构（核心区与边界层；主体段与起始段） 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流量、射流的横断面沿x 方向不断增加，形成了向周围扩散的锥体状流动场。
2 射流过渡段断面 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，不仅是边
界扩张，而且使射流主体的速度逐渐降低。速度为u0的部分（如图A0D 锥体）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的向外扩散，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，核心区消失，只有轴心点上速度为。射流这一断面称为过渡断面或转折断面。
3 射流的起始段与主体段
以过渡断面为界，出口断面至过渡断面称为射流起始段。过渡断面以后称为主体段。
二、难点分析
1 射流的断面平均流速与质量平均流速 断面平均流速
v 1=
Q
A ，表示射流断面的算术平均值。
质量平均流速定义为：用v 2乘以质量即得真实动量，ρQ 0v 0=ρQv 2 2 温差射流与浓差射流
三、习题详解
【1】 某车间温度为380C ，装有圆喷口空气淋浴设备，送风温度为250C ，风口距地面高度为4米，希望在地面上1.5米处造成一个直径为1.5米的工作区，求工作区中心温度为多少？（a =0. 08） 【解】
S n =0. 671
r 0
=0. 59m a
⎛as ⎫D
⎪=6. 8 +0. 147 d ⎪d 0⎝0⎭
d 0=0. 14m
∆T m 0. 35
==0. 224∆T 0
+0. 147d 0 ∆T m =-2. 92
t m =35 C
【2】 室外空气的射流由位于热车间外墙上离地板7.0m 处的小孔口送入，孔口的尺寸，高0.35m, 长12m ，室外空气的温度为-100C 室内空气温度为+200C射流初速度为2m/s，求地板上的温度。假定a=0.12,射流轴心着地。
【解】
T e 0. 22652
()=a +0. 20Ar T 0a 2
=
y
=-202b 0
Ar =0. 08 T e
=1. 06T 0
s =x =8. 05m
∆T m
=∆T 0
1. 032as
+0. 41b 0
=0. 424
【3】 已知空气淋浴喷口直径D 0=0.3m ，要求工作区的射流半径为1.2m ，质量平均流速为3m/s,，设紊流系数α=0.08，求： （1）喷口和工作区的距离s ；
（2）喷口流量Q 0 【解】
（1） 由射流主体段公式
⎛as ⎫⎛0.08s ⎫
D =6.8 +0.147⎪D 0=6.87 +0.147⎪⨯0.3
⎝0.3⎭⎝D 0⎭
=0.544s +0.3 D -0.32.4-0.3s ===3.86m
0.5440.544
t m =7. 28o C
起始段长度
s n =0.336
D 00.3
=0.336=1.26m
工作区在射流主体段。以上s 计算有效。
（2） 质量平均流速
v 20.23
=
u 0as +0.147
D 0
u 0=
⎫v 0⎛as 3⎛0.08⨯3.86⎫
+0.147=+0.147 ⎪ ⎪=15.4m /s
0.23⎝D 00.3⎭⎭0.23⎝
喷口流量
Q 0=
π
4
2D 0u 0=
π
4
⨯0.32⨯15.4=1.09m 3/s
【4】 室外空气经过外墙上的扁平形窗口射入室内。窗口高程H ＝
00
2b =0.6m t =0C t =25C ，窗口射00n 6m ，窗口高，室外温度，室内温度
流速度u 0=2m /s ，紊流系数α=0.118，求水平射程s ＝6m 处的射流质
量平均速度，轴线温度和弯曲值。 【解】（1）
v 2=
=
∆T m =
=1.00m /s
=15. 05C
41
（2）
=
10
T m =T 0-∆T m =25-15.5=9.5C （3）
0.904gb 02∆T 0⎛T 0⎫z = ⎪22
a u 0T H ⎝T H ⎭
1/2
⎛as ⎫
+0.205 ⎪2b ⎝0⎭
1/2
5/2
0.904⨯9.81⨯0.32
⨯25⎛273⎫⎛0.118⨯6⎫
5/2
v 1=u 0===11.42m /s u 00
由射流长度估算公式和无因次长度的表：
4
4
Q 0=
π
2D 0u 0=
π
⨯11.42=9.00m 3/s
L ===60.7m