燃气射流本质上是从发动机中向外部环境介质喷射燃气形成的。由于燃气射流的外部与周围环境介质直接接触，并且与周围介质存在着物质浓度、速度等参数的差别，因此必然存在着物质、动量与能量交换；相反，燃气射流内部流动参数的交换相对较弱。燃气射流内外物理现象的差异决定了其不同的流动结构。

图3.15 为燃气射流的基本结构。其中，从横向发展来看，燃气射流主要分为两个部分——核心区与混合边界层；从轴向发展来看，燃气射流主要分为初始段和基本段。由于燃气射流主要表现为轴向流动，为了便于分析，我们暂时忽略横向速度分量。

图3.15　燃气射流的基本结构

核心区指的是燃气射流中心的无黏区域。核心区内基本保持了燃气在喷管出口处的高温、高速等特性。对于亚声速射流，核心区内流动参数分布表现出高度的均一性；对于超声速射流，核心区内存在激波与膨胀波之间的交替反射，形成复杂的波系结构。通常情况下，我们认为某一轴截面上的轴向速度达到轴线上速度0.99 倍处为该截面上的核心区边界。核心区边界两侧存在密度、速度、温度等多个流场物理量的跃变，因此可以认为核心区边界是一种间断，这种间断称为接触间断。虽然接触间断两侧密度、温度、速度等流动参数存在跃变，但是不同于前述激波对应的间断，接触间断两侧的压强与流动方向是连续的。接触间断完全是两种介质物理参数不同导致的，而非气体的膨胀/压缩。接触间断反映了大气环境内燃气射流的物理本质，即将一种介质通过孔、洞等通道以一定速度射入另一种具有不同物理参数的介质。

混合边界层指的是燃气射流与周围介质进行物质、动量和能量交换的边界层区域。以在导弹发射时火箭发动机产生的燃气射流为例，燃气组分主要包含CO 2、H 2O、 NO 2、 CO、 NO等推进剂燃烧产物，而周围空气中主要成分为N 2和O 2。由于物质浓度差，混合边界层内必然存在燃气射流与周围介质之间气体组分的混合交换。而通常情况下射流核心区温度较高，因此在混合边界层内靠近核心区的部位，未燃烧完全的CO、NO等气体组分会与空气中的O 2发生复燃。复燃发出的可见光使得燃气射流更为明亮，形成发光区，这也是我们通常用肉眼看到的燃气射流区域。(www.daowen.com)

除物质交换外，燃气射流与周围环境之间的速度差使得二者在混合边界层内存在动量交换。动量交换的主要形式为分子黏性对应的剪切以及湍流混合。对于工程中的燃气射流，其边界层内的动量交换主要依赖于湍流混合。湍流是相对于层流而言的一种流动状态。所谓层流，顾名思义，指的是流体之间保持稳定的层−层剪切状态，各层流体之间没有对流。一般而言，层流对应的流动速度较小。当流动速度足够大时，层流就会转变为湍流，这一过程称为转捩。严格来讲，层流到湍流的转捩取决于流动的雷诺数Re，定义为

其中，L 为流动的特征长度。对于燃气射流而言，一般选取喷管出口直径作为特征长度。流动从层流转捩为湍流之后，流体不再保持稳定的层−层状态，而是充满了各种尺度的涡——既包括时间尺度又包括空间尺度。不同尺度的涡相互转换，随时间不断传递着物质、动量与能量。因此，湍流流场必然是非定常的，这也决定了燃气射流在物理本质上是瞬态的、时变的。工程中的燃气射流问题中通常只关注射流的时均效应，因此只分析湍流对时均流的影响，这是从实际应用出发所做出的简化。但是对于气动噪声、结构振动等问题，则必须分析燃气射流流场中的湍流细节结构。

燃气射流还伴随有引射现象。当燃气射流速度高于周围环境时，动量交换使得周围介质沿燃气射流方向加速运动，当地介质减少、压强降低，上游介质不断补充，最终形成燃气射流不断裹挟加速周围气体的引射现象。在引射效应下，环境中的冷空气不断与燃气射流混合，一方面降低了燃气射流的温度，另一方面增高了环境温度。由于引射现象本质上增强了周围冷空气之间的对流，因此引射对于降低燃气射流温度具有积极意义。同时，引射现象也使得工程中的燃气射流流场分析变得更为复杂。

燃气射流与周围空气在混合边界层内始终存在着物质、动量和能量交换，使得随着燃气射流沿轴向发展，混合边界层厚度逐渐增大，射流核心区逐渐减小。燃气射流与周围环境混合得愈加充分，直至射流核心区在某一轴截面处被混合边界层彻底截断。此时，射流初始段结束，转而进入射流基本段。燃气射流基本段通常表现出较强的规律性，不同轴截面上流动参数具有相似的分布规律——自模性（详见3.6.3 小节）。自模性有助于了解燃气射流流动参数定性分布规律，并对其沿轴向发展做出合理预测。