在燃燒技術中，燃氣燃燒過程是一個復雜的物理、化學過程。就其過程進展條件不同，可分為動力燃燒和擴散燃燒，前者為燃氣和空氣預先充分、均勻混合，然后送入燃燒室進行燃燒；后者為燃氣和空氣分別送入燃燒裝置，在燃燒室內(nèi)一邊混合，一邊進行燃燒，由于燃燒速度較慢，一般有明顯的火焰，也稱為有焰燃燒。
　　對于有焰燃燒，燃氣和空氣混合的物理過程，是決定燃燒特性的重要因素。如，火焰長度、寬度及它的溫度分布等等。所以，研究燃燒過程，必須討論與燃燒化學反應密切相關的物理過程。
　　從燃燒器噴嘴噴出的燃氣流或然氣、空氣混合流，都是一股射出流體，簡稱為射流。射流分為各種類型。按射流方式可分為直流射流、旋轉射流；按出流方向可分為平行射流、環(huán)狀同心射流、相交射流；按流動狀態(tài)可分為層流射流、紊流射流等等。
　　本章屬燃燒空氣動力學內(nèi)容，介紹氣流混合的基本概念和自由射流、相交氣流。

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　　當氣流由管嘴或孔口噴射到充滿靜止或速度非常小介質的無限空間時，所形成的氣流，稱為自由射流。自由射流中，氣流混合的實質是噴出氣體與周圍介質進行的動量和質量的交換。按射出流體與環(huán)境介質的溫度和密度，可分為等溫自由射流和非等溫自由射流；按流動狀態(tài)不同，自由射流又可分為層流自由射流和紊流自由射流等。

　　一、層流自由射流

　　當噴嘴口徑較小，噴出流量也較低，噴出流體的Re數(shù)在臨界值以下時，形成層流自由射流。
　　某種燃氣從燃燒器噴嘴以質量流量q_m、速度v₀、溫度T₀、密度ρ₀、濃度C₀噴出，其前進方向與x軸方向相同，并且初速度v₀在噴嘴出口處呈均勻分布。
　　在射流進入空間后，因與周圍介質有速度差，且有粘性，產(chǎn)生層流混合邊界層，引起射流和周圍介質的質量、動量交換，使介質分子也跟隨射流運動，即被射流卷吸，使射流流量逐漸增加，射流流場不斷加寬；而射流斷面上的平均速度卻逐漸下降。圖3—3—1為等溫層流自由射流流場結構示意圖。
　　圖中，OB、OC為射流外部邊界，是射流與周圍靜止介質的交界面。在此，射流的軸向速度為零：外部邊界的交點為極點O；夾角α₁為射流張角；AD、ED是射流內(nèi)部邊界，為射流核心的邊界；內(nèi)外邊界之間，則為層流混合區(qū)，即邊界層。AED區(qū)域，保持出口的T₀、C₀等參數(shù)，且軸心速度保持v₀，稱為射流核心區(qū)。D點所在的FDG截面為過渡截面。∠ADE(α₂)為射流核心收縮角。從出口到過渡截面為初始段。過渡截
面FDG上的軸心速度v_m=v₀后，射流沿程各截面速度分布開始不斷變化，直到呈相似速度分布。過渡截面FDG之后，則為基本段。對于周圍介質的溫度和密度與噴出氣流不同的非等溫自由射流，水平出流時由于重力差使流場發(fā)生彎曲，如圖3—2—2，熱射流水平出流至冷介質時，射流軸線往上彎曲；而對冷射流出流，則軸線下彎。
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圖3-3-1 等溫層流自由射流流場結構示意圖

圖3-3-2 非等溫層流自由射流

　　如果射流垂直向上射出，那么重力差只是稍微改變射流的張角及核心收縮角，并不使截面上速度分布和軸線變形。噴出氣流密度小于周圍介質的密度，則張角及收縮角減小；反之，則角度增大。