射流

从管口、孔口、狭缝射出，或靠机械推动，并同周围流体掺混的一股流体流动。经常遇到的大雷诺数射流一般是无固壁约束的自由湍流。这种湍性射流通过边界上活跃的湍流混合将周围流体卷吸进来而不断扩大，并流向下游。射流在水泵、蒸汽泵、通风机、化工设备和喷气式飞机等许多技术领域得到广泛应用。

距射流源足够远处，湍性射流可以用边界层理论进行分析。下面以不可压缩流体的平面湍性射流(见图)为例来说明，并设周围流体处于静止状态。纵向平均速度(x，y)不等于零的射流区是以中心线为界的上下两个“边界层”的组合。图中虚线是通常边界层理论意义下的边界。在整个射流区内压力几乎不变。因此，对于定常平面湍性射流，以下湍流边界层方程组(见湍流理论)近似成立：

式中、为x、y方向的平均速度；ρ为流体密度；τ为湍流剪应力。为求解以上方程组，首先必须写出湍流剪应力表达式。根据涡粘性假设，

，

式中ε为涡粘性系数，它是湍流的一个重要特征参数。此系数可用L.普朗特提出的混合长l表示，即

，

并假定混合长沿射流宽度保持不变，且l(x)～b(x)，这里b(x)为射流宽度的一半。为了简化分析，进一步假定射流各横截面上的速度分布具有相似性，即

。

根据以上方程和假定，H.赖夏特等对不可压缩流体的平面湍性射流进行了完整的理论分析，求得与实验相吻合的结果。其主要结果如下：①射流宽度同到射流源的距离成正比，即平面湍性射流的边界是一条从射流源发出的直线，如果忽略雷诺数的影响，此射流大约以13°半角向后扩张；②射流速度分布为；③射流中心线上最大速度同到射流源的距离的平方根成反比，因此，随着此距离增大，射流最大速度越来越小。

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～x，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维效应、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。