Вільні струменя. Загальні відомості
Струмені рухаються по ін ?? ерціі під впливом початкової швидкості, створеної тиском або силою тяжіння.
Струмінь, не обмежена твердими стінками, прийнято називати вільною. Іншими словами, струмінь рідини - ϶ᴛᴏ потік, живі перетину якого не обмежені твердими стінками.
Вільні струменя бувають затопленими і незатопленими.
Струмінь вважають затопленої, в разі якщо вона поширюється в просторі, зайнятому такий же рідиною. Наприклад, струмінь води, що виходить з отвору в стінці резервуара при закінченні''под уровень'', або струмінь повітря, що виходить з отвору замкнутого резервуара в атмосферу в умовах однієї і тієї ж щільності повітря. В іншому випадку струмінь вважають незатопленої (наприклад, струмінь води при витіканні з резервуара в атмосферу, коли ця струмінь знаходиться у вільному польоті).
До незатопленним вільним струменів відносяться пожежні і фонтанні струменя, а також струменя, одержувані за допомогою дощувальних апаратів і гідромоніторів, і т.п.
Режим течії струменів повинна бути ламінарним і турбулентним. Найчастіше нд ?? його доводиться зустрічатися з турбулентними струменями.
Сьогодні теорія вільних струменів і методи з практичного застосування складають великий розділ гідравліки. В СРСР це питання найбільш докладно досліджувався в ЦАГІ (роботи Г.Н. Абрамовича і ін.).
Теоретичні та експериментальні дослідження показали, що струмінь рідини, що виходить з насадка (при плавному контурі входу в нього), поступово розширюється у вигляді конуса і завдяки в'язкості захоплює в рух навколишнє її рідина. Разом з тим між струменем і рідиною зовнішнього простору відбувається обмін мас (внаслідок наявності пульсаційних швидкостей, поперечних по відношенню до поверхні розділу). В процесі цього обміну струмінь захоплює трохи більшу масу, так що в напрямку руху струменя її маса дещо збільшується.
Переріз
Дослідами встановлено, що ядро з боків обмежена практично прямими лініями. Ці прямі відокремлюють ядро від навколишнього його турбулентного прикордонного шару, в межах якого швидкості змінюються. Зовнішні кордони турбулентного прикордонного шару вважають окресленими прямими лініями. Точка О перетину цих прямих прийнято називати полюсом струменя.
Дослідження показали, що при рівномірному розподілу житла ?? еніі швидкостей в початковому перетині гідродинамічний тиск в струмені майже дорівнює тиску в навколишньому середовищі (рідини).
У разі якщо на одному і тому ж кресленні в одному і тому ж масштабі побудувати епюри швидкостей для ряду поперечних перерізів основної ділянки, то отримаємо картину, показану на рис.5.
Для вс ?? ех епюр швидкостей характерно наступне: якщо замість абсолютних прийняти відносні швидкості, наприклад, відношення швидкості в довільній точці 1, що знаходиться на відстані від осі струменя (рис.6) до швидкості, що дорівнює половин ?? е ос ?? Євою , ᴛ.ᴇ. до швидкості
Алгебраїчно це буде виглядати так: функція
що вказує на неĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ подобу між собою вс ?? ех епюр швидкостей.
Читайте також
Рис.6 Останню залежність можна прочитати так: для подібних точок всіх поперечних перерізів відношення є величина постійна: де-швидкість в довільній точці перетину струменя. Однак ця подібність епюр швидкостей не слід розуміти як просте геометричне. [Читати далі].
Похила струмінь. Якщо насадок нахиляти під різним кутом, то крайні краплі опишуть граничну криву. 2 Гранична крива Гранична крива компактні струменя hв hK 1 . [Читати далі].