Истечение жидкости через большие отверстия.

При истечении жидкости через большое отверстие скорость по сечению значительно меняется, поэтому расход можно получить суммированием элементарных расходов по живому сечению.

Рис. 54. Истечение через большое отверстие

Выделим элементарную полоску . Расход через нее:

,

где .

(173)

Выразив и через и , где:

- глубина погружения центра тяжести струи,

- коэффициент расхода для больших отверстий,

- высота отверстия, получим:

(174)

Коэффициент расхода зависит от типа отверстий и условий подхода воды к отверстию (со всех сторон при отсутствии направляющих стенок, по дну со значительным влиянием бокового сжатия).

Истечение жидкости при переменном напоре

Величина напора и скорости соответственно меняются, мы имеем неустановившееся движение жидкости.

Рассмотрим самый простой случай опорожнения или наполнения призматического резервуара.

Рис. 55. Схема расчета при параллельном напоре

На дне резервуара имеется отверстие площадью , а площадь резервуара - . Необходимо определить время уменьшения уровня от до . Очевидно, что за бесконечно малый промежуток времени и напор можно считать постоянным. И количество жидкости, вытекающее через отверстие за будет

За этот же отрезок времени уровень жидкости понизится на величину , а объем жидкости уменьшится на величину , следовательно:

(175)

решая это уравнение относительно , имеем:

(176)

интеграл ;

и

(177)

При полном опорожнении резервуара при ,

или (178)

При постоянном напоре объем жидкости будет вытекать за время

(179)

Гидравлические струи

Гидравлическая струя - конечный поток жидкости, не ограниченный твердыми стенками. Бывают затопленными и незатопленными. Струя, вытекающая в однородную жидкость, называется затопленной; в атмосферу - незатопленной (брандспойт, для разработки грунта).

Незатопленная струя, вытекающая из насадка с цилиндрическим отверстием в атмосферу, имеет следующую структуру по длине: - компактная, - раздробленная, - распыленная часть струи.

Рис. 56. Схема струи

В компактной части струи обеспечивается сплошность потока, струя имеет правильную цилиндрическую форму. В раздробленной обнаруживается нарушение сплошности потока, струя разрывается на крупные части. Распыленная часть струи состоит из множества отдельных капель, в которые превращается весь поток.

Для разработки грунтов, добычи угля, воздействия на лопатки активной гидравлической турбины требуется струя с хорошо развитой компактной частью .

Для определения осевой скорости струи в пределах её компактной части существует формула Н. П. Гавырина:

(180)

где		- скорость струи при выходе из насадка, ;
		- диаметр струи при выходе из насадка, ;
	- коэффициент.

Для определения дальности полета струи пользуются экспериментальной формулой Н. П. Гавырина

(181)

где		- дальность полета, м;
		- угол вылета струи, град;
		- диаметр насадка, мм;
		- напор, при выходе из насадка, м.