Затопленные струи

Затопленные струи

8.2.1. Структура течения в затопленной струе

Рассмотрим течение наиболее часто встречаемых свободных затопленных турбулентных струй, истекающих из сопла с отверстием круглого сечения.

Структура струи показана на рис. 22.1. Газ в канале трубопровода и сопла имеет турбулентную стриктуру.

Будем оценивать уровень турбулентности коэффициентом , который зависит от геометрии канала и характера гидравлических сопротивлений. При достаточной степени поджатия потока диаграмма распределения скорости в выходном сечении сопла близка к прямоугольной, кроме тонкого пограничного слоя по контуру сечения.

Рис. 22.1

Рекомендуемые материалы

После истечения из сопла газ (жидкость) вступают во взаимодействие с веществом среды. Будем в дальнейшем полагать . В результате взаимодействия устанавливается обмен количеством движения между веществом струи и веществом среды. В результате этого процесса по оси струи образуется ядро постоянных скоростей. Пространство, в котором происходит обмен количеством движения и в котором вещество струи и среды перемешиваются, называют пограничным слоем струи. Границу между пограничным слоем и невозмущённой средой, называют внешней границей струи. Линию, разделяющую ядро постоянных скоростей и пограничный слой называют границей ядра постоянных скоростей. Сечение, в котором ограничивается ядро постоянных скоростей, называют переходным. Выходное сечение сопла, является также начальным сечением струи. Участок струи между начальным и переходным сечением называют начальным участком, участок, следующий за переходным сечением, называют основным участком. Точку, которая является пересечением линий внешней границы называют полюсом струи.

8.2.2. Основные зависимости для свободной затопленной турбулентной струи газа

Начальная скорость струи равна:

Мы воспользуемся гипотезой, что углы расширения струи и сужения ядра постоянных скоростей зависят от коэффициента турбулентной структуры :

где - коэффициенты, соответственно равные 3,4 и 1,5.

Из опыта найдено:

истечение из конечных сопел =0,067,

истечение из цилиндрической трубы =0,076,

течение за осевым вентилятором =0, 12,

течение за осевым вентилятором с сеткой =0, 24.

Радиус струи.

=3,4-коэффициент.

Радиус начального участка и его длина

Коэффициент средней скорости и коэффициент Буссинеска

Обозначим , где - средняя скорость в данном сечении основного участка

Расход струи равен:

Найдём среднее значение скорости из (22. 9)

Таким образом

Коэффициент Буссинеска

Закон изменения осевой скорости на основном участке струи.

Эта формула была впервые получена Г. Н. Абрамовичем.

Закон изменения расхода вдоль оси струи.

Безразмерный расход равен

 или

Подставим в (22. 15) значения и , тогда

"8. Итальянская журналистика в 1946 - 48" - тут тоже много полезного для Вас.

где .

В переходном сечении

Из (22. 16) вытекает, что с удалением от сопла расход струи растёт. Увеличение расхода происходит за счёт подсасывания вещества из внешней среды.

Закон изменения кинетической энергии вдоль оси на основном участке струи.

В переходном сечении =0, 67 т. е. уже до переходного сечения струи она теряет 32% энергии. Потерянная кинетическая энергия переходит в тепловую.