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流体力学中的流体中的湍流射流动力学流体力学是研究流体运动规律和力学性质的学科。
在流体力学中，湍流是一种流动状态，具有不规则、混沌和难以预测的特点。
湍流流动具有高速度、各向异性和旋转等特点，广泛应用于工业生产、能源转换和自然界中的诸多领域。
湍流射流是流体力学中的一个重要研究课题。
射流是指通过限制区域内的一个孔道或喷嘴，使流体以较高速度射出。
湍流射流的运动过程复杂多样，涉及到湍流结构、湍流能量耗散和湍流边界层等问题。
湍流射流的动力学是研究湍流射流中流体运动规律和力学性质的科学。
在湍流射流中，流体以高速度从喷嘴中射出，形成射流，并在周围环境中发生与射流相互作用的复杂现象。
湍流射流的动力学研究涉及到湍流射流的生成机理、能量耗散、湍流结构分析以及流动特性的数值模拟等内容。
湍流射流的生成机理是湍流射流动力学研究的首要问题。
湍流射流的生成过程涉及到流体的压力、速度、密度和温度等物理参数的相互作用。
由于射流的高速度和高能量，射流与周围环境发生相互作用时，会产生涡旋、涡流和湍流结构等现象。
湍流射流的能量耗散是湍流射流动力学研究中的重要内容。
射流在流动过程中具有高速度和强烈的湍流运动，会导致能量的损失和耗散。
湍流的能量耗散与湍流结构的演化密切相关，对于理解湍流射流的动力学行为具有重要意义。
湍流射流的湍流结构分析是湍流射流动力学研究的核心内容之一。
湍流结构是指湍流中存在的各种涡旋和湍流涡旋的集合体。
湍流射流的湍流结构分析可以通过实验和数值模拟等手段进行研究，为湍流射流的动态行为提供详细的描述和分析。
湍流射流的流动特性的数值模拟是湍流射流动力学研究的重要方法之一。
通过数值模拟可以模拟湍流射流的流动过程，获得湍流射流中各种物理参数的分布和变化规律。
数值模拟方法的应用可以为湍流射流的优化设计和控制提供理论依据和技术支持。
综上所述，流体力学中的湍流射流动力学是一个涉及湍流生成机理、能量耗散、湍流结构分析和流动特性数值模拟等内容的研究领域。
环境流体力学环境流体力学是环境类各专业的一门主要基础课,同时又是一门实用性强的技术基础科学。
实践证明理论联系实际是学习环境流体力学行之有效的学习方法,在这方面水力学实验(实训)起着不可替代的重要作用。
如水力计算中应用较广泛的谢才公式、水跃长度计算公式等等,完全是建立在大量实验研究基础上而产生的经验公式。
在现代水力学的研究和发展中,水力学理论分析,数值计算和实验研究二者互为补充、相互促进,形成研究水力学的二个重要方面。
在众多解决环境问题的工作中都会涉及到流体流动的问题。
广义来说，环境流体力学包括研究所有和环境有关的流体运动的知识；但从狭义来说，则其中重要而普遍的部分，即污染物质宰各种水域和大气中扩散与输移的规律为主要内容。
由于流体运动所导致的对含有物质的扩散，输移作用总占重要地位而需要先行分析清楚，这在排放口近区主要是射流运动性质，在远区则属随流扩散性质。
一般研究常从简单情况出发，先不考虑污染物质的存在对流动的影响，即把它作为一种标志物质即示踪物质来分析，而将污染物质的特性部分另行专门处理。
由于紊流和扩散的密切关系，以及对环境流动已有不少引用较精确的紊流模型进行分析，故首先介绍基础流体力学和水力学课程很少涉及的紊流基础知识，然后介绍扩散理论，剪切流中的离散，紊动射流（包括浮力羽流和浮射流）分层流以及地下水中弥散等方面较专门的基础理论和分析方法，以为分析各种环境流体域中物质的扩散，混合与输移问题的基础。
一、紊流脉动的能量方程： 从紊流的总能量方程：_____2''111()()()()()222j j i i i i i j i i i j j j j i j i j j u u u u u q p p u u u u u u u t t x x x x x x x x γγρρ--------∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂+=-+++-+-∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂'''''2'()()(3.21)j j i i i j j i i i j j j j i j i ju u u u u u u u u q u x x x x x x x x γγ-----∂∂∂∂∂∂∂∂-++-+∂∂∂∂∂∂∂∂ 式中2'''2'2'2123i i q u u u u u ==++ 中减去时均流动部分的能量方程（3.22）____()()()()()()22j j j i i i i i i i i j i j i j i j j j j j i j i j u u u u u u u u u u p u u u u u u u t x x x x x x x x x γγρ--------------∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂++=--+-⋅++-+∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂即得到紊流脉动部分的能量方程如下：_____'''''222'1()()()(3.23)222j j j i i i i j i j i j j j j j i j i j u u u u u u u q q p q u u u u t x x x x x x x x x γγρ---------∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂+=-+-++-+∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂上式各项都是对单位质量流体在单位时间内的变化量，其物理意义如下：（1）_22122j ju q q t x --∂∂+∂∂紊动动能的变化，包括当地变化和时均流产生的迁移变化； （2）2()2j j p q u x ρ--∂-+∂紊动对总紊动机械能的扩散，或解释为流体的紊动总动压22p q ρ-+所做的功； （3）i i j ju u u x ---∂-∂紊动应力对流体在时均流中的变形所做的功； （4）__'''()j i i j j iu u u x x x γ-∂∂∂+∂∂∂紊动的粘性切应力对流体所做的功 （5）__'''()j i i j i j u u u x x x γ-∂∂∂+∂∂∂紊动动能的粘性损耗（通过粘性切应力及紊动变形做功所耗损。
环境水力学（教案）第一章液体流动的基本概念和基本方程（4学时） 1.1基本概念：一．研究对象：①连续介质假定，使物理量为空间坐标和时间的函数。
②描述流体运动特性的物理量v ，p ，ρ，T ，C 。
基本特征参量。
③lagrange Method （拉格朗日） Euler Method （欧拉）④两种方法研究对象不同：流体质点空间点流体微团微团控制体流体系统控制体二.基本参量表示法：用两种方法表示的基本参量方法不同。
Lagrange 法：标量（p ，T ，C ） p=（a ，b ，c ，t ）质点迹线γ= γ（a ，b ，c ，t ）矢量(,,,)d a b c t dt t γγυυ?===?d a dtυ=Euler 法：(,,,)x y z t υυ=①x ，y ，z 变，()d a dt tυυυυ?==+②附体性dx udt = dy udt = dz udt =i j kx y z ui v j wk υ=++=++?所以i i i i j u u a u t u ??=+?? （张量形式）三.迹线和流线。
迹线：dx udt dy udt dz udt =??=??=?流线：0d υγ?=dx dy dz u v w== （恒定流时重合）四.质点导数。
液体质点的流动参数B 随时间的变化律的欧拉法表示。
也称为随体导数。
DB B Dt t υ?? ?=+ ? ? ? ???迁移变率当地变率算子恒定流：B 0t=?均匀流：()0B υ??=不可压：0D Dtρ= 五.任意度量中系统体积分的随体导数。
①0B d ττ=B 为0τ系统体内积分。
例：?ρ=0d m τρτ=0DmDt=（连续性方程积分形式）（一般将其变为欧拉法形式）ρυ=0()d M τρυτ=动量DMF Dt=∑（动量方程） 2()2e υ?ρ=+20()2e d E τυρτ+=DEW Dt=（外力所做功） e 为内能（随温度、压力变化的能量）单位质量流体所具有的内能，状态函数。
《环境流体力学》课程教学大纲课程中文名称（英文名称）：环境流体力学（Environmental Fluid Mechanics）课程代码：B03135课程类别：专业课程课程性质：必修课课程学时：48学时（理论48学时）学分：3学分适用专业：环境科学和工程专业，及相关环境类专业先修课程：《大学数学（二）》（已修偏微分方程内容）、《大学物理》，并最好先修《水文学》、《环境工程学》一、课程介绍《环境流体力学》课程是环境类各专业的一门主要专业基础课，是以理论性为主同时又是一门实用性强的技术基础科学，大多数院校作为研究生专业课程选修课，少数院校也作为环境工程专业本科高年级的选修课。
从学科角度来讲，该课程是一门综合水利学科与环境学科的课程，是水力学的延伸与发展，适应当前国家水体污染控制与治理的发展需求。
在众多解决环境问题的工作中都会涉及到流体流动的问题。
广义来说，环境流体力学包括研究所有和环境有关的流体运动的知识；但从狭义来说，则其中重要而普遍的部分，即污染物质在各种水域和大气中扩散与迁移的规律及其应用。
本课程系统介绍了环境流体力学的基本概念、基本理论和最新研究成果。
内容主要包括：环境水力学发展概况、水环境基本概念、迁移扩散理论、剪切流离散、射流、羽流、浮射流、水质模型、地下水污染模型、分层流、生态水力学等。
二、课程教学目的和任务通过本课程的学习，旨在使学生能系统地掌握环境流体力学的基本原理、基本方法，学会分析水流现象，揭示水流内在规律；并熟悉相关物理概念，能够熟练使用计算方法进行计算和建模，引导学生用计算机来完成计算；探求因混合、迁移而形成的污染物浓度随空间和时间的变化关系，为水质评价与预报、水质规划与管理、排污工程的规划设计以及水资源保护的合理措施提供基本依据，培养学生独立分析和解决环境工程问题的基本素质与创新能力。
三、课程学时分配、教学内容与教学基本要求四、教学方法与教学手段说明环境流体力学为专业基础课，属交叉学科，内容广泛，而学时有限，因此，贯彻“少而精”的原则，精选有代表性的、有广泛应用的、最基本的、较现代化的内容作为基本要求。
流体与固体的主要区别在于它们对外力抵抗的能力不同。
气体与液体的差别在于气体易于压缩，而液体难于压缩。
连续介质模型：物质连续分布于其所占有的空间，物质宏观运动的物理参数是空间及时间的可微连续函数。
液体是由大量不断地作无规则热运动的分子所组成。
密度：是指单位体积液体所具有的质量。
容重：是指单位体积液体所具有的重量。
黏滞性：当液体处于运动状态时，若液体质点之间存在着相对运动，则质点间要产生内摩擦力抵抗其相对运动。
运动液体中的摩擦力是液体分子间的动量交换和内聚力作用的结果。
液体温度升高时黏性减小：这是因为液体分子间的内聚力随温度升高而减小，而动量交换对液体的黏性作用不大，气体的黏性主要是由于分子间的动量交换引起的，温度升高动量交换加剧，因此气体的黏性随温度升高而增大。
压缩性：又叫弹性，液体受压后体积缩小，同时其内部将产生一种企图恢复原状的内力与所受压力维持平衡，撤除压力后，液体可立即恢复原状。
表面力：是指作用于液体的表面上，并与受作用的液体表面积成比例的力。
质量力：是指作用于液体的每个质点上，并与受作用的液体的质量成比例的力。
静止压力：静止液体作用在于之接触的表面上的水压力。
静水压强的特性：1.静水压强方向与作用面的内法线方向重合2.静止液体中某一点静水压强的大小与作用面的方位无关，或者说作用于同一点各方向的静水压强大小相等。
等压面：是指液体中各点压强相等的面。
等压面的性质：1.在平衡液体中等压面即是等势面2.等压面与质量力正交。
质量力只有重力作用的静止液体其压强具有如下一些性质：1.当液面中任意两点的静水压强相等（p1=p2）时，则z1=z2,即质量力只有重力作用的静止液体其等压面为水平面2.当z1<z2时，则p1>p2,即位置较低点的压强恒大于位置较高的压强，说明水越深其静水压强越大3.当已知某点的静水压强值及其位置标高时，便可求得液体内其他点的静止压强。
绝对压强：以设想没有大气分子存在的绝对真空状态作为起量点的压强。
第十二章湍流射流第十二章湍流射流射流是指从孔口或管嘴或缝隙中连续射出的一股具有一定尺寸的流体运动。
在环境工程、给水排水、供热通风、热能动力、交通运输、水利等工程领域中，会遇到大量的射流问题。
本章主要介绍射流的一般属性，射流的流速场、温度场和浓度场。
§12.1 射流的一般属性12.1.1射流的分类射流可以按不同的特征进行分类。
按流动型态，可分为层流射流和湍流射流。
在实际工程中，遇到的多为湍流射流，所以本章只介绍湍流射流。
按射流周围介质（流体）的性质，可分为淹没射流和非淹没射流。
若射流与周围介质的物理性质相同，则为淹没射流；若不相同，则为非淹没射流。
按射流周围固体边界的情况，可分为自由射流和非自由射流。
若射流进入一个无限空间，完全不受固体边界限制，称为自由射流或无限空间射流；若进入一个有限空间，射流多少要受固体边界限制，称为非自由射流或有限空间射流。
若射流的部分边界贴附在固体边界上，称为贴壁射流。
若射流沿下游水体的自由表面（如河面或湖面）射出，称为表面射流。
按射流出流后继续运动的动力，可分为动量射流（简称射流）、浮力羽流（简称羽流）和浮力射流（简称浮射流）。
若射流出口流速、动量较大，出流后继续运动的动力来自动量，称为动量射流。
若射流出口流速、动量较小，出流后继续运动的动力主要来自浮力，称为浮力羽流。
如密度较小的废水泄入含盐密度大的海水，烟囱的烟气排入大气等。
因浮力形成的烟气流，犹如羽毛漂浮在空中，故得名羽流。
若射流出流后继续运动的动力，兼受动量和浮力的作用，称为浮力射流。
在浮力射流出口附近一般动量占主要作用，而在远处浮力发挥主要作用，如火电站的冷却水排入河流中，污水排入密度较大的河口水体中。
按射流出口的断面形状，可分为圆形（轴对称）射流、平面（二维）射流、矩形（三维）射流等。
研究射流所要解决的主要问题有：确定射流扩展的范围，射流中流速分布及流量沿程变化；对于变密度、非等温和含有污染物质的射流，还要确定射流的密度分布、温度分布和污染物质的浓度分布。
