目錄
前言
章 緒論 1
第二章 層流射流 4
2.1 基本方程 4
2.1.1 黏性流體運動的基本方程 4
2.1.2 層流邊界層基本方程 4
2.2 平面層流射流 5
2.3 圓形層流射流 7
第三章 自由紊動射流 11
3.1 紊動射流基本方程 11
3.1.1 紊流基本方程 11
3.1.2 恆定紊流邊界層方程 12
3.2 紊流的半經驗理論 13
3.2.1 普朗特混合長度理論 13
3.2.2 普朗特自由紊流理論 15
3.3 自由紊動射流的一般特性 15
3.3.1 斷面流速分布的相似性 16
3.3.2 射流邊界線性擴展 17
3.3.3 動量通量守恆 18
3.4 平面紊動射流 18
3.4.1 格特勒解 19
3.4.2 平面紊動射流主體段 20
3.4.3 平面紊動射流初始段長度 23
3.5 圓形紊動射流 23
3.5.1 施裡赫廷解 23
3.5.2 圓形紊動射流主體段 25
3.5.3 圓形紊動射流初始段長度 26
3.6 三維紊動射流 27
3.6.1 特征衰減區 28
3.6.2 半值寬 28
3.6.3 速度剖面的相似性 29
3.6.4 軸對稱型衰減區 29
3.7 紊動射流相干結構簡介 31
第四章 紊動衝擊射流 33
4.1 引言 33
4.2 平面紊動衝擊射流 34
4.2.1 自由射流區——衝擊區 34
4.2.2 衝擊區——壁面射流區 36
4.2.3 理論分析 37
4.3 圓形紊動衝擊射流 41
4.3.1 速度剖面與速度比尺 41
4.3.2 壓力剖面與壓力比尺 42
4.3.3 壁面切應力 43
4.3.4 理論分析 43
4.4 衝擊射流紊動結構 44
4.4.1 紊動強度 44
4.4.2 能量譜分布 45
4.4.3 兩點雙重速度相關 47
4.4.4 紊動能耗散導數與微尺度 49
4.4.5 積分尺度 50
4.4.6 紊動能平衡 51
4.5 衝擊動水壓力 54
4.5.1 時均壓力分布 54
4.5.2 壓力脈動強度分布 55
4.5.3 摻氣對動水壓力影響的理論分析 56
第五章 壁面射流 58
5.1 概述 58
5.2 格勞特壁面射流理論 59
5.2.1 層流壁面射流 59
5.2.2 紊動壁面射流 63
5.3 徑向壁面射流 69
5.3.1 理論分析 69
5.3.2 實驗結果 72
5.4 三維壁面射流 76
5.4.1 三維壁面射流的時均特性 76
5.4.2 三維壁面射流的紊動特性 81
第六章 旋動射流 84
6.1 概述 84
6.2 旋動射流的旋度和卷吸能力 86
6.2.1 旋度 86
6.2.2 卷吸能力 87
6.3 旋動射流軸向速度、切向速度及徑向速度分布 88
6.3.1 旋動射流出口處速度分布 88
6.3.2 旋動射流的速度分布 88
6.4 旋動射流速度、靜壓軸向衰減規律 92
6.4.1 軸向速度、旋轉速度及壓力大值沿軸向衰減的理論分析 92
6.4.2 軸向速度、旋轉速度及靜壓大值沿軸向衰減的實驗結果 94
6.5 旋動射流紊動特性 95
6.5.1 旋動射流紊動強度軸向變化 95
6.5.2 旋動射流雷諾應力分布 95
第七章 雙股射流 98
7.1 雙股射流基本流動特征 98
7.1.1 會聚區 98
7.1.2 聯合區 103
7.2 雙股衝擊射流的時均、紊動特性 109
7.2.1 上噴流的相似性 109
7.2.2 上噴流邊界的擴展與軸線速度的衰減特性 111
第八章 變密度射流 113
8.1 羽流 113
8.1.1 積分方法 113
8.1.2 量綱分析法 119
8.2 圓形浮射流 120
8.2.1 靜止均質環境中圓形浮射流 121
8.2.2 線性分層環境中圓形浮射流 127
8.3 二維浮射流 130
8.3.1 靜止均質環境中二維浮射流 130
8.3.2 線性分層環境中二維浮射流 133
8.4 浮射流的量綱分析法 136
第九章 射流傳熱、傳質及摻氣 141
9.1 紊動擴散方程 141
9.1.1 分子擴散 141
9.1.2 紊動擴散 143
9.2 紊動施密特數、普朗特數 144
9.2.1 紊動施密特數 144
9.2.2 紊動普朗特數 145
9.3 濃度、溫度擴散特性 146
9.3.1 自由射流若干擴散特性 146
9.3.2 衝擊射流橫斷面濃度分布 147
9.3.3 衝擊射流軸線濃度衰減規律 150
9.4 射流摻氣過程 151
9.4.1 射流直徑對摻氣小速度的影響 151
9.4.2 液體黏性對摻氣小速度的影響 152
9.4.3 摻氣小速度相關分析 153
9.4.4 射流速度對氣泡大小及頻率的影響 155
9.4.5 紊動強度對摻氣小速度的影響 155
9.4.6 射流摻氣機理 156
9.4.7 衝擊點摻氣特性 159
9.5 射流摻氣量計算式 162
9.5.1 概述 162
9.5.2 歐文公式 165
9.5.3 範迪桑德史密斯公式 167
9.6 氣泡離散輸運特性 169
9.6.1 氣泡大小 169
9.6.2 氣泡穿透深度 170
9.6.3 傳質率 170
第十章 射流數值模擬 172
10.1 紊流模型 172
10.1.1 準確的雷諾應力方程、k方程和ε方程 172
10.1.2 單方程模型 173
10.1.3 標準kε模型 174
10.1.4 代數應力模型 175
10.2 渦量流函數法 178
10.2.1 沃爾夫斯坦方法 178
10.2.2 艾格沃爾鮑阨方法 179
10.3 原始變量法 190
10.3.1 有限體積法基本思想 192
10.3.2 通用微分方程的二維離散化方程 193
10.3.3 QUICK格式 195
10.3.4 三維問題的離散化方程 197
10.3.5 SIMPLE繫列算法 198
10.3.6 射流場模擬結果 202
參考文獻 214
射流力學常用術語中英對照 223