轴对称湍性射流的分析方法同平面湍性射流类似。不同的是,基本方程必须采用轴对称边界层方程,而且在结果中ūmnx~x-1,即射流中心线上最大速度比平面射流衰减得更快。
上面仅讨论了不可压缩流体的常压自由射流。各种工程技术中遇到的射流要比这种射流复杂。因此,根据具体情况,还应当考虑射流的旋转效应和三文效应、有压力梯度的约束射流、超声速(有波系的)射流、温度分布以及燃烧和相变,等等。此外,高速气体射流会伴生相当强的气动噪声,也必须加以考虑。
流体射入静止环境中时,它与周围静止流体之间存在速度不等的间断面,间断面一般受到不可避免的干扰,失去稳定而产生涡旋,卷吸周围流体进入射流,同时不断移动、变形、分裂产生紊动,其影响逐渐向内外两侧发展形成自由紊动的混合层。由于动量的横向传递,卷入的流体获得动量而随原射流向前流动,原来的流体动量减小而失去速度,形成一定的速度梯度。卷吸和掺混的结果,射流断面不断扩大,而流速则不断降低,流量沿程增加。
图1 等密度射流速度场
射流运动一般都要受初始动量的影响或受浮力的作用,纯射流和卷流是射流的两种极端情况。如果环境流体的密度是处处相同的,那么射流就是均匀环境射流。若环境流体密度沿铅直分布是不均匀的,浮射流就是分层环境力射流。环境流体密度与泄漏的天然气密度相等时的均匀环境射流过程,如图2-1所示。直线OB、OC为射流的外部边界,交点O为射流的极点在射流边界上,前进的运动速度为零。射流向周围环境空气分子微团扩散的边界AD、ED也是直线。在ADE区域内,纯天然气速度等于孔口泄漏速度,称为射流核心区。射流外部边界的夹角 称为射流张角。射流核心区边界的夹角 :为射流核心收缩角。经过D点的射流横截面FG称为过渡截面。在此截面以前,射流轴心速度Wm保持不变,并等于起始速度W0,而其后轴心速度逐渐减小。断面平均速度W随S增大而减小。过渡截面之前称为起始段,其后称为基本段。紊流自由射流的起始段长度S0及极点深度h0都与孔口半径r有关。
当环境空气的温度和密度与泄漏的天然气不同时,可看作非等密度射流。非等密度射流的轨迹比较复杂,这时重力差使射流弯曲。泄漏燃气的密度大于环境空气的密度,射流一般向下弯曲,反之则向上弯曲。如果射流垂直向上出,那么重力差只是稍微改变射流的张角及核心收缩角,并不使截面上速度分布失真,也不使射流弯曲,在这种情况下,如果泄漏的气流密度大于周围空气的密度,则张角及收缩角增大,反之则角度减小。
2.2 设计思路及其方案
图3 利用射流元件的气动回路图
1 射流元件 2.3 电磁阀
4气泵 5 液压缸
当气体从4过来后,会直接从2上去进入液压缸内,然后这样会产生一个回路,活塞杆就往右走,当活塞杆走到右边顶端的时候,由于射流元件1的原因,气体会推动电磁阀3,这样活塞杆就往左走。 当活塞杆走到左边的顶端得到时候,同理,推断电磁阀2,这样就可以实现完全往复运动。
3 本课题的基本内容、重点、难点
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