[科普中國]-淹沒浮力射流

出射流體與受納流體同為氣體或同為液體但它們密度相異，從而使出射流體承受浮力作用的射流。淹設浮力射流又稱強迫羽流(forced plume)。例如經水下孔口排出進入江河湖海的污水射流、核電廠或火電廠冷卻廢水的熱水射流。

簡介出射流體與受納流體同為氣體或同為液體但它們密度相異，從而使出射流體承受浮力作用的射流。淹設浮力射流又稱強迫羽流(forced plume)。例如經水下孔口排出進入江河湖海的污水射流、核電廠或火電廠冷卻廢水的熱水射流1。

類型淹沒浮力射流的驅動機制是射流的初始動量和浮力。若浮力作用方向與射流出射方向相反，則稱負浮力射流，例如從水底垂直向上排放的重污水射流。垂直向上排入穩(wěn)定分層環(huán)境(環(huán)境流體密度隨高程增加而變小)中的淹沒浮力射流，其承受的浮力由正變零再變負，流動減速，達到一個最大上升高度后，兩側流動轉而向下并向外擴展。排入平靜均勻環(huán)境中的所有的浮射流，在遠離排放源處最終均變?yōu)橛鹆鳌Ｓ捎诃h(huán)境工程中的排放流一般既具有初始動量又具有初始浮力，因此在兩者聯(lián)合作用下形成的紊動浮射流在實踐中最為常見1。

研究方法由于排放流和排放環(huán)境的千變萬化，浮射流問題遠較純粹的射流和羽流來得復雜。與射流、羽流的研究方法相仿，浮射流研究的基本方法也是實驗方法、量綱分析、積分分析及一些基于微分方程運用紊流模型進行解算等。

一般浮射流在接近排放口的近區(qū)呈現(xiàn)射流型，而在遠離排放口的遠區(qū)則顯示羽流型。由于浮射流同時受到動量和浮力驅動，分析中為方便計，一般選取某些特征尺度作為基本參量。

鑒于紊動浮射流問題的實踐重要性，在其理論和應用方面吸收了日益增多的研究。較為成熟的系統(tǒng)研究結果多在條件相對簡單的情況下流動的時均量方面。在紊動和分層環(huán)境中，不同條件下的流動形態(tài)，素動結構和混合擴散機制，需用現(xiàn)代實驗儀器作精確的量測，積累實驗觀測資料，在對流動機制有進一步理解基礎上利用現(xiàn)代的數值模擬技術，逐步實現(xiàn)對復雜流的預測和控制、并設計和利用更有效的排放設施2。

本詞條內容貢獻者為:

周敏 - 副教授 - 西南大學