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射流与旋转气流

添加时间:2017/9/5 15:20:30 浏览次数:395


   燃烧的气体流动主要提现为,燃料气体或预混部分空气的燃料向燃烧室的有限空间的射流;二次风向燃烧室的射流是气相向气相或者气固两相的射流以及射流后,在燃烧室中的流动。在某些条件下,也可能出现氧化剂向燃料气体中的射流。因此,了解射流对于了解和理解燃烧过程是至关重要的。下面以气体等温自由射流为例,详细分析各种射流流动。

1.直流射流的特点

直流射流是一种完全的分离流,因为它自喷管流出后,在与喷入空间中的介质相互作用下发展,不再受原来的固体边界的影响。直流射流对应直流燃烧器。若无特殊说明,射流均指直流射流。如果流体射入的空间介质是静止的,而且原静止介质及其温度与射流流体相同,则该射流称为等温自由射流,或称等温自由沉没射流。

实际烧嘴中的可燃混合物气流均为湍流。由于为微团的脉动和流体之间的摩擦,射流与周围介质之间不断进行着质量与动量的交换,结果使射流的横向尺寸越来越大,而速度不断减小。根据射流在发展过程中的上述变化,可以分为几个区段。

(1)射流初始段。射流在发展过程中,其速度逐步降低,轴线上的速度也是如此。但在离喷口的一段距离内,其轴线上的速度是不变的,扔为其出口速度。超过这一距离,轴线上的流体速度不断降低。轴线速度保持为出口速度的这一区域称为射流的初始段。

(2)射流基本段。射流初始段之后几位射流基本段,这一区域内,射流中心线上的速度沿流动方向不断降低。

(3)转折截面。射流初始段之后即为转折截面,在这一截面上,只有与轴线交点的速度等于出口速度,其他各点速度均低于出口速度。

(4)射流核心区。射出喷口的流体与周围介质进行动量交换的结果是射流速度不断降低。但由于动量和质量的交换都是由射流外缘向中心逐步进行的,故在射流初始段内,有部分流体尚能保持出口速度。这部分流体所在的区域,称为射流核心区。射流核心区的边界。轴对称自由射流的核心区是一个以喷口截面为底面、射流初始段长度为高的一个圆锥体。

(5)射流外边界。自由沉没射流的流体和静止的介质的分界面称为射流的外边界。显然,在射流的外边界上,流体的速度为零。射流内外边界之间的区域,叫做流射边界层,随着流动距离的增加,射流边界层逐渐向周围扩展,转折截面之后,即射流基本段完全属于射流边界层。

(6)射流极点。射流外边界的交点O称为射流点,射流极点只是喷管内部的一个几何点。极点到喷口处的机理为h。从极点到射流基本段任一截面的距离为x。工程上,射流初始段各截面到喷口处的距离惯用x来表示,而基本段个截面到喷口的距离则习惯用s来表示。

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