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 為將水刀更加有效地應用到工程實際中去，掌握一定的射流基礎理論知識是相當必要的。研究射流的動力學特性及其結構，尤其是對高壓水射流的研究，是流體力學中最復雜的內容之一。由于產生射流的壓力及噴嘴性能干變萬化，加之射流在周圍介質中傳播的復雜性及試驗條件的局限，使得對射流特性及結構的研究并不十分充分。不過，對各種射流的現行試驗研究已能對射流的形成及射流在空氣中的傳播過程（即非淹沒自由射流）有一較全面地了解。

    射流是一種孔口或狹縫出流流動現象。工程所用水射流絕大多數是端流流動，其實際結構和運動機理其復雜，在流體力學理論分析上，其流動的基本圖形是邊界層流動。1974年日本學者Yanaida和Ohashi首先用幾何圖形描述了水射流的特征圈，后來經眾多學者的試驗與豐富，該特征圖成為的國際上水射流學術界公認的射流結構圖。

在噴嘴出口處，射流的速度是均勻的，而射流一離開噴嘴就卷暇周圍的介質，其與環境介質形成的邊界層存在著極大的速度差，自此而產生一十垂直于射流軸心方向的力，該力與速度差成正比關系。在這些力及射流內部湍流波動的作用下，其與環境介質發生的質量與動量交換，使射流表面出現波狀分離。其構成及波長依賴于射流排出工況。射流流體與環境介質的質量及動量交換過程也即是射流的傳播與擴散過程。射流的擴散首先開始于射流表面并逐漸向軸心發展。因而，在距噴嘴一定距離內就形成一錐形的等速流核區。射流核醫內射流軸向動壓力。流速及密度基本保持不變。射流的邊界變寬、速度降低，從而使速度保持初始速度不變的區域也不斷減少。速度等于零的邊界稱為射流外邊界。射流速度保持初始速度的邊界稱為內邊界，內外邊界之間的區域為邊界層。

    顯然．邊界層的寬度隨著離開出口的靶距而不斷擴張，導致射流中保持初始速度不變的區域不斷減少，使更多的水卷入射流流動。當內邊界線與射流軸線相交時，即射流截面上只有軸線上的速度為初始速度時稱這個射流界面為轉折面，在轉折面之前，射流軸線上的速度始終保持初始速度不變；在轉折面之后，射流軸心線上的速度開始逐漸衰減。

在射流的外邊界上，射流與周圍介質相互作用將產生及不穩定的漩渦，這些大大小小的漩渦運動和分布都是雜亂無章的、隨機的，在邊界層內由于漩渦的運動使流體質點之間產生交換，交換的結果是：在水刀邊界層內產生沿射流橫向和軸向的時均速度變化。