·1372· 工程科学学报，第37卷，第10期 2结果分析 布.可以看出，轴向最大速度随着轴向距离增加而衰 减，在距离出氧口轴向x=0~0.5m范围内衰减很快， 2.1不同出流速度下轴向最大速度分布 之后进入相对稳定衰减过程，直至接近零. 图2为不同出流速度下主体段轴向最大速度分 8a 口出流速度8.29m·￥ 口出流速度14.74mg 。出流速度6.63m·s1 12 0 出流速度11.79m·s 6 △出流速度4.14m·s △出流速度7.37m·s V出流速度332m·s4 10 出流速度5.89m·。 5 一拟合曲线 一拟合曲线 4 3 6 2 04 0.4 0.8 12 1.6 2.0 0.5 1.0 25 距出氧口轴向距离/m 距出氧口轴向距离m 图2不同出流速度下主体段轴向最大速度轴向分布.(a)出氧口管径8mm:()出氧口管径6mm Fig.2 Axial velocity distribution of oxygen diffusion:(a)outlet diameter 8 mm:(b)outlet diameter 6 mm 不同出流速度下最大轴向速度衰减变化趋势是相 内最大速度衰减很快.这是由于富氧气体经出氧口进 似的，可用相似的函数表达式描述.基于射流理 入环境后轴向受周围环境气体黏性阻力影响，在距离 论-训可知，轴向最大速度u随轴向距离x的一次幂 出氧口很近范围内流动速度很大，所受阻力也很大，使 衰减，可用函数um/u。=A/(x/d)表示，其中o为出流 最大速度衰减很快 速度，A为常数，d为出氧口管径.将不同出流速度下 2.2不同出流速度下氧气轴向最大浓度分布 轴向最大速度实验点按上述函数拟合，得到轴向最大 图3为在不同出流速度下射流主体段氧气轴向最 速度的衰减关系式为：出氧口管径为8mm时um/uo= 大浓度在轴向分布.由图可以看出，射流氧气轴向最 7.6552/(x/d),出氧口管径为6mm时u./u,=8.4999/ 大浓度随着轴向距离增加而衰减，在距离出氧口轴向 (x/d),其中拟合相关系数R≥0.95.由um函数表达 距离x=0~0.6m范围内具有很大浓度梯度，之后进 式可知，轴向最大速度的衰减曲线是单调减函数，其导 入相对稳定衰减过程，直至接近环境中氧气浓度. 函数也为单调减函数，即在轴向离出氧口很近的范围 275 (a) 35 口出流速度8.29mg 口出流速度14.74m·s 0出流速度6.63m·s1 。出流速度11.79m·s △出流速度4.14m·s1 30 △出流速度7.37m·s1 21 7出流速度3.32m·s1 7出流速度5.89m·s1 拟合曲线 18 m.o 2 一拟合曲线 20 15 15 12 10F 00.30.60.91.21.51.82.12.42.7 0 0.5 1.01.52.02.53.0 35 距出氧口轴向距离/m 距出氧口轴向距离m 图3氧气轴向最大浓度轴向分布.(a)出氧口管径8mm:(b)出氧口管径6mm Fig.3 Axial oxygen concentration distribution of oxygen diffusion:(a)outlet diameter8 mm:(b)outlet diameter 6mm 不同出流速度下主体段氧气轴向最大浓度在轴向 d)表示，其中A和B为常数.拟合得到不同出流速度 衰减变化趋势也是相似的，可用相似函数描述。类似 下氧气轴向最大浓度分布，如表2所示，其中相关系数 地，基于射流理论可知0-2W,氧气轴向最大浓度C随 R2≥0.95. 轴向距离x的一次幂衰减，即可用函数Cm=A+B/(x/ 由C函数表达式可知，氧气轴向最大浓度在轴向工程科学学报，第 37 卷，第 10 期 2 结果分析 2. 1 不同出流速度下轴向最大速度分布 图 2 为不同出流速度下主体段轴向最大速度分 布． 可以看出，轴向最大速度随着轴向距离增加而衰 减，在距离出氧口轴向 x = 0 ～ 0. 5 m 范围内衰减很快， 之后进入相对稳定衰减过程，直至接近零． 图 2 不同出流速度下主体段轴向最大速度轴向分布． ( a) 出氧口管径 8 mm; ( b) 出氧口管径 6 mm Fig． 2 Axial velocity distribution of oxygen diffusion: ( a) outlet diameter 8 mm; ( b) outlet diameter 6 mm 不同出流速度下最大轴向速度衰减变化趋势是相 似的，可 用 相 似 的 函 数 表 达 式 描 述． 基 于 射 流 理 论［20--21］可知，轴向最大速度 um随轴向距离 x 的一次幂 衰减，可用函数 um /u0 = A /( x /d) 表示，其中 u0为出流 速度，A 为常数，d 为出氧口管径． 将不同出流速度下 轴向最大速度实验点按上述函数拟合，得到轴向最大 速度的衰减关系式为: 出氧口管径为 8 mm 时 um /u0 = 7. 6552 /( x /d) ，出氧口管径为 6 mm 时 um /u0 = 8. 4999 / ( x /d) ，其中拟合相关系数 Ｒ2 ≥0. 95． 由 um函数表达 式可知，轴向最大速度的衰减曲线是单调减函数，其导 函数也为单调减函数，即在轴向离出氧口很近的范围 内最大速度衰减很快． 这是由于富氧气体经出氧口进 入环境后轴向受周围环境气体黏性阻力影响，在距离 出氧口很近范围内流动速度很大，所受阻力也很大，使 最大速度衰减很快． 2. 2 不同出流速度下氧气轴向最大浓度分布 图 3 为在不同出流速度下射流主体段氧气轴向最 大浓度在轴向分布． 由图可以看出，射流氧气轴向最 大浓度随着轴向距离增加而衰减，在距离出氧口轴向 距离 x = 0 ～ 0. 6 m 范围内具有很大浓度梯度，之后进 入相对稳定衰减过程，直至接近环境中氧气浓度． 图 3 氧气轴向最大浓度轴向分布． ( a) 出氧口管径 8 mm; ( b) 出氧口管径 6 mm Fig． 3 Axial oxygen concentration distribution of oxygen diffusion: ( a) outlet diameter 8 mm; ( b) outlet diameter 6 mm 不同出流速度下主体段氧气轴向最大浓度在轴向 衰减变化趋势也是相似的，可用相似函数描述． 类似 地，基于射流理论可知［20--21］，氧气轴向最大浓度 Cm随 轴向距离 x 的一次幂衰减，即可用函数 Cm = A + B/( x / d) 表示，其中 A 和 B 为常数． 拟合得到不同出流速度 下氧气轴向最大浓度分布，如表 2 所示，其中相关系数 Ｒ2 ≥0. 95． 由 Cm函数表达式可知，氧气轴向最大浓度在轴向 ·1372·