射流的一般概念：了解环境水力学

1．分类

从不同的角度考虑射流可以分为各种类型。

射流按照流动形态可以分为层流射流与紊流射流，实际中多为紊流射流，它是本章讨论的重点。

按周围环境边界条件分为自由射流和非自由射流。当射入无限空间时为自由射流，射入有限空间时为非自由射流。在有限空间内若射流的部分边界贴附在固体壁上称为贴壁射流，若射流沿下游水体的自由表面射出称表面射流。

按照周围流体的性质划分，若射流射入性质一样的同种流体称为淹没射流，若射入不同性质流体称为非淹没射流。

按射流进入下游环境后使其进一步运动和扩散的动力划分，可分为（动量）射流、（浮力）羽流和浮力射流。动量射流以出流的动量为原动力，动量的作用对以后的运动是主要的。一般等密度的射流属于这种类型，也称为纯射流。浮力羽流以浮力为原动力，如热源上产生的烟气，因这种流动的形状和羽毛相似而得名。浮力的产生来自两种原因。其一，是由于射流流体自身的密度和周围环境的流体密度不同，如密度小的废水泄入含盐量大的海水。其二，是由于温度差引起的浮力，如废热水排入河流、烟囱排入大气的烟流。浮射流的原动力包括出流动量和浮力两方面，如火电站和核电站的冷却水排入河流或湖池中的热水射流，污水排入密度较大的河口、港湾等海水中的污水射流都是属于浮射流。动量射流和羽流都是浮力射流的特殊情形。浮力射流的流动情况和混合效果除取决于初始动量和浮力之外，还与排水口的形状有很大关系。工厂和污水处理厂一般采用圆形管道排放，形成圆形（轴对称）浮力射流，或采用喷嘴（扩散器）排放，形成平面（二维）浮力射流。

本章着重介绍环境为静止的无限空间淹没射流、羽流及浮射流。简要介绍环境为流动状态的射流。

2．射流问题中常见的几个通量

（1）质量通量

式中，A为浮力射流的横断面面积；u为浮力射流轴线上的点时均流速；Q为浮力射流的流量；ρ为浮力射流的水密度。

则单位（比）质量通量，即体积流量(www.xing528.com)

（2）动量通量

动量通量为单位时间通过射流横断面的动量。

式中M为单位（比）动量通量，量纲为［L4／T2］。

则单位（比）动量通量为

（3）浮力通量

浮力通量为单位时间流经浮力射流横断面水体的淹没重量。

浮力的产生是由于密度差Δρ的存在。Δρ＝ρa－ρ，ρa为浮力射流周围环境流体的水密度。

则单位（比）浮力通量

在本章中，用Q0、M0、B0分别代表浮力射流在排污口出口断面的流量、比动量通量和比浮力通量。