紊動射流

流體從管嘴或孔口內以一定流速噴射出來的自由紊流。這種流動既不同於管內流動，也不同於繞流，它是與四周速度不同的流體在流動中的混合過程。

基本介紹

• 中文名：紊動射流
• 外文名：Turbulent jet

紊動射流的形成

紊動射流即流動形態為紊流的射流。一種狀態的流體射入另一種狀態的流體時，兩種流體之間形成速度不連續的間斷面。在一定的干擾下，間斷面失去穩定而產生渦旋，渦旋卷吸周圍流體進入射流，同時不斷移動、變形、分裂，產生並加劇紊動，從噴射口周邊開始沿程形成內外自由紊動混合層。在卷吸和摻混作用下，射流斷面不斷擴大，流速不斷降低，流量沿程增加。

紊動射流的分區

自由紊動射流可以分為兩個區三個段。

從速度分布來看可分為核心區和邊界層（又稱混合區）：由噴口邊界起向內、外擴展的紊動摻混部分為紊流剪下層混合區；未受到摻混影響，保持原理啊出口流速的中心部分為核心區。

從紊動發展情況來看可分為初始段、主體段和過渡段。其中從出口到核心區末端為射流的初始段；紊流充分發展以後的部分為主體段；主體段與起始段之間為過渡段。過渡段很短，在分析中為簡化起見，一般不予考慮。

實驗表明：在自由紊動射流起始段的混合區和主體段內，縱向流速分布有明顯的相似性，也稱自保性；射流邊界的擴展是線性的，主體段的擴展率略大於起始端。

紊動射流的基本特徵

1） 幾何特徵：射流邊界的線性擴展

當噴嘴形狀的出口速度分布一定時，射流邊界，按一定的擴散角向前作擴散運動，這就是紊動射流的幾何特徵。但要注意：這裡所說的邊界線是傳統統計意義上說的，實際邊界線不規則，如煙囪冒煙時，射流邊界並不規則；主體段的起始段擴展率略有不同，計算時忽略了這個差別。

2） 運動特徵：射流各斷面上縱向流速分布的相似性

許多學者對紊動射流的流速分布規律進行了大量的理論和實驗研究，結果表明，無論是在射流的起始段還是射流的主體段，各斷面的縱向流速分布具有明顯的相似性，也稱自模性。

3）動力特徵：通過射流各斷面的動量是守恆的。

相關研究

對簡單的不可壓縮等密度自由紊動射流，20世紀20年代開始就已有較成熟的理論。例如對生產實踐中最常見的圓形噴口射流和窄長孔口射流，都已求得主體段和起始段的動量積分解和按邊界層理論簡化後的微分方程解。受邊界條件或環境流動影響的非自由紊動射流也有不少實驗及計算方面的研究成果。