D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1982.03.002 北京钢铁学院学报 1982年第3期 三孔喷枪所产生的 同源三股射流结构的理论分析 物理教研室陈允恭 炼钢教研室万天霸刘浏沈颐身 摘 要 对三孔喷枪所产生的同源三股射流流场中速度分布、温度分布的实验数据进行 分，发现各射流剖面上速度的分布不是轴对称的。经过坐标变换并对射流流股内侧 按类似伴随流的方法处理后，射流则具有自棋性。 若采用A6Pa“o墅4提出的射流积分方法，可以求解三孔喷头所产生的同源 三股射流主段内的速度场、温度场。文中算出了三孔喷抢射流流场的自模性、射流 主段速度分布、温度分布、射流边界扩展规律、射流轴心速度衰减规律等公式，这 些公式与实验数据相符合。同时还找出了伴随流速度“：以及三个流股之间相互干 扰与喷孔夹角α之间的函数关系。这些结果为设计三孔喷枪提供了实践和理论的依 据。 一、前言 多孔喷头，主要是三孔喷头的采用，对氧气顶吹转炉炼钢工艺的发展，起了重大的促进 作用。但是，由于多孔喷枪复杂的互相引射，互相干扰的作用。而使这种射流与单股自由射 流相比，有许多不同的特点。对于这方面的研究，以前一直是个空白。国内外的许多研究 者[1一刊，一般都是根据单孔喷头所产生的单股射流的实验测定和理论推导的结果来近似地 推导多孔喷头所产生的射流特性和对冶炼工艺的影响。这种研究方法，只考虑到多孔射流与 单股射流本质上相似的许多共同特点，却忽视了多孔射流本身所具有的特殊性。因而不能很 好地回答，由于多孔喷枪结构的改变（例如喷孔夹角的改变）对射流性态会发生什么影响以 及对治炼工艺的影响。 本文在实验的基础上，依据半经验的射流积分方法，对三孔喷枪所产生的同源三股射 流，进行深入一步的理论探讨。提出计算射流中心最大速度的衰减规律和射流边界扩展规律 的解析方法。 二、实验方法 本实验采用总压管和静压管分别测定射流各点上的静压和总压。并依此计算出该点的马 赫数。然后采用测温元件测量出相应各点射流的温度。依据射流各测点的温度计算出该点射 流的温度。依据射流各测点上的温度计算出该点的音速。并根据M数与音速和气流速度的关 系，求出射流在该点上的速度值。 12北 京 钢 铁 学 院 学 报 年第 期 气、令 三孔喷枪所产生的 同源三股射流结构的理论分析 物理教研 室 陈允恭 炼钢教研 室 万 天软 刘 浏 沈 颐 身 摘 要 对 三 孔 喷枪所产生的 同源 三 股 射流流场 中速度分布 、 温 度分 布 的实验数据进 行 分 ， 发现各射流剖面上 速度的分布不 是 轴对 称的 。 经 过 坐标 变换 并对射流 流股 内侧 按类似 伴随流 的方 法 处理 后 ， 射流则具有 自模性 。 若采 用 。 。 二 提 出的射流积分方 法 ， 可 以求解 三 孔 喷头所产 生的 同源 三 股 射流 主 段 内的速度场 、 温度 场 。 文 中算出了三 孔 喷抢 射 流流场 的 自模性 、 射流 主 段速度分 布 、 温 度分 布 、 射流边界 扩 展规律 、 射流轴心 速度衰减规律 等公 式 ， 这 些公 式与实验数 据相 符合 。 同时还 找 出了伴 随流速度 。 以及 三 个流股 之 间相 互 干 扰与喷孔 夹角 之 间的 函数关 系 。 这 些结果为设 计 三 孔 喷枪 提供 了实 践和 理 论 的俄 据 。 一 、 前 、 月 口 闷 口 多孔喷头 ， 主要是三孔喷头 的采用 ， 对氧 气顶 吹转炉炼钢工 艺 的发展 ， 起 了重大 的促进 作用 。 但是 ， 由于 多孔喷枪复杂的 互 相 引射 ， 互 相干 扰 的作用 。 而使这种射 流与单股 自由射 流 相 比 ， 有许 多不 同的特点 。 对于这方面 的研究 ， 以 前一直 是个 空 白 。 国 内外 的 许多研究 者 ‘ 一 ， 一 般都是根据单孔喷头所产生 的单股射 流的 实验测定 和理论推 导 的 结果来 近 似地 推 导 多孔喷头所产 生的射 流特性和 对冶炼工艺的影响 。 这 种研究 方法 ， 只考 虑到多孔射 流 与 单股射 流本质上 相似 的许多共同特点 ， 却 忽视 了多孔射 流本身所具有的特殊性 。 因而 不能很 好地 回答 ， 由于 多孔喷枪结构 的改变 例如喷孔 夹 角的改变 对射 流性态 会发生什 么影响 以 及对冶炼工 艺的影响 。 本文在实验 的 基 础上 ， 依据半经验 的射 流积分方法 ， 对三 孔喷枪 所产生 的 同源三 股射 流 ， 进行深入一 步的 理论探讨 。 提出计算射 流中心最大速度 的 衰减 规律 和射 流边 界扩展规律 的解析方法 。 二 、 实验方法 本实验采用 总压管和静压管分别测 定射 流 各点 上的 静压 和 总压 。 并依此计算出该点 的 马 赫数 。 然后 采用测温元件测量 出相应 各点射 流的 温度 。 依据射流各测点 的 温度计算出 该点射 流的温度 。 依据射 流 各测点 上的温度计算出该点 的 音速 。 并根据 数与音速 和气 流速 度 的关 系 ， 求出射 流在 该点 上 的速 度值 。 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1982．03．002