自由沉沒射流
噴氣引緯是依靠主噴嘴和輔助噴嘴的射流來牽引緯紗。壓縮空氣從噴管流出后,不受固體邊界的限制,在靜止的大氣空間中擴張的流動稱為自由沉沒射流,簡稱射流,對圓形噴管,其射流為圓射流,如圖-17(a)所示。圓射流以Ox為對稱軸,擴散為一錐體,稱為擴散錐,錐頂角α為擴散角。射流的射程與擴散角大小有關,α一般為12°~15°,減小擴散角有利于射流的集束,以延長射流的射程。擴散角受噴嘴紊流系數影響,出流孔的孔徑與長度比例、孔的表面光潔程度都是重要的影響因素。
在射流的邊界,氣流除了存在沿軸線方向的運動外,還存在垂直于射流軸向的運動,由于噴出的氣流與周圍靜止的空氣之間存在速度梯度(速度差),所以靠近邊界的射流脈動微團,要與周圍的靜止空氣發生摻混,結果是射流將自己的一部分動能傳遞給周圍空氣,射流的流速因此而衰減,此為射流的擴散作用。同時,一部分原來靜止的空氣被射流帶著向前運動,即為射流的卷吸作用。在射流初始段,射流流速很高,負靜壓顯著,于是周圍的空氣在靜壓差作用下不斷流向射流,產生了明顯的射流卷吸作用。隨著射流流速的不斷衰減,這種卷吸作用將逐漸削弱。由于擴散和卷吸的共同作用使射流截面不斷擴大,流速迅速下降。射流中心的流速ν呈衰減曲線,如圖6—17(b)所示,其中ν0為噴嘴出口處中心點的流速。
圖6—17(a)中陰影部分為射流的核心區,其余部分為混合區。隨著射流向前發展,核心區逐漸縮小,混合區逐漸擴大,從噴嘴的出口到核心區的頂點為射流的初始段,如圖中的區間A,它由核心區和混合區兩部分組成。射流出了初始段后進入基本段,如圖中的區問B,此時核心區已經消失。圖6-17(a)中ξ為圓射流在η截面上的速度分布曲線,曲線反映了核心區內各點的射流流速相等(核心區內每個點的
核心區的長度為S0為:
式中:D——噴管直徑,m;
c——試驗常數,圓射流為0.335;
δ——噴嘴紊流系數,圓形噴嘴為0.97。
過了核心區以后,射流在同一截面上的速度分布規律是越接近于軸心速度越大,且射流沿軸心線上的速度νx可按下面的經驗公式計算。
式中:ν0——噴嘴出口的中心氣流速度,m/s;
x——距噴嘴出口的距離,m;
νx——距噴嘴出口距離為x處的射流中心點流速,m/s;
R0——噴嘴半徑,m。
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