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TRL空氣動力學多功能實驗臺

簡要描述:紊流射流實驗
一、實驗目的
⑴觀察射流結構及速度分布情況;通過測定氣體紊動射流斷面流速分布,了解紊動射流的特性。
⑵學習利用畢托管和微壓計測定氣流速度的原理和方法,測定紊流系數α。
二、實驗原理
射流是指孔口或噴嘴向外噴出,進入另體領域的一股流體。射流的運動形態(tài)分為層流型和紊流型。
紊流射流自噴嘴出口以均勻的流速射入靜止的環(huán)境中時與周圍靜止的流體之間形成速度不連續(xù)的間斷面,間斷面因受干擾失

  • 產品型號:TRL-Y-1200
  • 廠商性質:生產廠家
  • 更新時間:2025-07-21
  • 訪  問  量:43
詳情介紹

TRL空氣動力學多功能實驗臺(風洞)

紊流射流自噴嘴出口以均勻的流速射入靜止的環(huán)境中時與周圍靜止的流體之間形成速度不連續(xù)的間斷面,間斷面因受干擾失去穩(wěn)定而產生旋渦,旋渦卷吸周圍流體而進入射流,同時不斷移動、變形、分裂產生紊動,其影響逐漸向內外兩側發(fā)展;形成內外兩個自由紊動的混合層,因整個射流場的靜壓是相等的,故沿流動方向沒有任何外力。 

由于動量的橫向傳遞,卷吸進入的流體取得動量而隨同原來射出的流體向前流動,原來的流體失去動量速度降低,自由射流的動量保持不變。在混合層中形成一定的流速梯度,又稱剪切層。卷吸與混摻的結果,使射流斷面不斷擴大,而流速不斷降低,流量沿程增加。 

由于紊流的間歇現(xiàn)象,射流邊界實際上是一個由紊動渦體和周圍勢流交錯組成的不規(guī)則面,但實際分析時從統(tǒng)計平均意義上把射流邊界看成線性擴展的界面。將主體段的邊界線延長交于O點,O點為射流極點。

紊流射流在形成穩(wěn)定的流動形態(tài)后,整個射流分成幾個區(qū)段,由噴嘴邊界起向內外擴展的紊動混摻部分稱為邊界層,中心部分未受到混摻的影響而保持原來出口流速,稱為射流核心,從出口到核心消失斷面之間的流動稱為起始段。                 紊動充分發(fā)展的部分稱為主體段。

射流主體段各斷面的縱向速度分布具有相似性,用無量綱的半徑驗公式來表示。 

                                  21 

式中:  U——測點流速,m/s;

   Um——量測斷面中心點流速,m/s;

y——測點到軸心的距離,m;

y0——射流半寬,可按下式估算 

                  

式中:R——噴嘴半徑,m;

X——自噴嘴出口到實驗斷面之間的距離,m

θ——射流擴散角。 

(估算數值,僅供參考,實驗時應以該測點U=0為判斷條件)。  

一、 實驗裝置

阻尼網穩(wěn)壓箱本裝置配有2種不同的射流噴口,實驗時可任取其中一到兩種。在直徑為30mm的圓柱形噴嘴和收縮形噴嘴試驗段上,均可作圓射流實驗;此外,還配有扁形噴嘴(寬15mm、長150mm),可進行扁射流實驗。噴嘴置于試驗臺的穩(wěn)壓箱底部,噴嘴右側安裝畢托管和測量x標尺 y標尺,畢托管和微壓計相連,以測定各斷面的流速分布。

圓柱形噴嘴半徑      γ0 =15mm

扁形(條縫形)噴嘴

噴口半寬            b0 =15mm

噴口長              ι=150mm  

二、 實驗基本原理:

測定紊流系數

      根據射流的運動特性,射流起始段及基本段(射程)各斷面上的無量綱(無因次)速度,隨無量綱坐標的分布具有相似性。用射流運動特征公式表示即為:

     1

式中:y ——測點距軸心的距離m);y0為射流的半寬度,可按下式計算:

      R ——同截面上邊界層厚度(m);

     υ——測點流速m/s);

υm ——斷面軸心流速(m/s)。

由此可驗證無量綱速度分布的相似性。

射流基本段軸心速度公式

 

圓射流

        2

扁射流

                    3)

式中:γ0——圓射流出口半徑(m)

b0——扁射流出口半寬(m)

             s——射流之射程(m)

υ0——噴口處流速(m/s) 

在基本段(射程)內選取3的個橫斷面,將所測得的各斷面的υ0 s及噴口的υ0γ0(或b0)代入式(2)或式(3),便得出3個α值,取平均值,即得紊流系數α。

測定流速

   4)  

式中:y0——射流半徑

r0——噴嘴半徑

X——自噴嘴出口至實驗斷面的距離

θ——擴散角

          5

式中:u——測點流速

c——畢托管修正系數0.98~1

——畢托管壓差

ρ——空氣密度

        6

式中: um——測量斷面中心流速

y——測點距中心的距離

1.用畢托管在噴嘴出口斷面定出中心坐標即Y中心,并記錄該值。


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