26. Гидравлические струи. Классификация струй. Затопленные и незатопленные струи.

Потоки жидкости или газа не имеющие твердых границ называются жидкими или газовыми струями.

Затопленные струи – струи, которые движутся в жидкости, свойства которой однородны со струей или в пространстве занятой другой жидкостью.

Незатопленные – движение в газовом пространстве.

-движение в неограниченном пространстве – свободные струи

-движение в присутствии стенки – ограниченные струи (пристенные струи)

По форме поперечного сечения:

-ассиметричные (крупные сечения)

-плоские

Режим движения жидкости:

-ламинарный

-турбулентный

Затопленные струи

На границе струи и вблизи ее формируется пограничный турбулентный слой. Давление по длине постоянно. При выходе из насадка и некотором расстоянии от нее существует ядро. С увеличением поперечного сечения ядро постепенно уменьшается и затем исчезает – переходное сечение. На основном участке осевая скорость уменьшается. β – угол расширения границ. Если β1=β2 получим т.О – полюс струи.

Расширение струи зависит от tgβ_ас=3,4а – ассиметр.струи

tgβ_пл=2,4а – плоские струи

а – коэф. хар-щий влияние турбулентности струй на ее расширение.

а_ас=0,07-,08 а_пл=0,09-0,12

d₀ – диаметр отверстия

lнач=(4,2-4,8)d₀

x₀=0.29r₀/a

Незатопленные струи

В пределах I сохраняется цилиндрическая форма струи, сплошность движения жидкости не нарушается. В пределах II сплошность нарушается, форма расширяется. В пределах III происходит распад потока на отдельные капли, при полете действуют силы тяжести.

27. Гидравлический удар. Основные понятия и определения.

Примером неустановившимся напорным движением являются гидравлический удар.

Гидравлическим ударом в трубах назыв. резкое увеличение давления при очень быстром, почти мгновенном уменьшении скорости движения жидкости.

Жуковский изучил причины аварий на водопроводах. разработал теорию гидроудара.

1 фаза. при внезапном полном закрытии задвижки в конце трубопровода вся жидкость должна остановиться.

Реальная жидкость будет останавливаться постепенно, сжимаясь от слоя к слою. Фронт остановившейся жидкости будет перемещаться от задвижки к резервуару. Скорость перемещения фронта жидкости будет назыв. скоростью распространения ударной волны C_v и представляет собой C_v=l/T, где l-длина трубы, Т-длительность 1 фазы.

2 фаза. Начало 2 фазы совпадает с концом 1. Жидкость будет сжата, но неуравновешенна давлением в резервуаре, следовательно жидкость в трубе начнет расширяться в сторону резервуара. К концу фазы скорость ν в сторону резервуара, давление восстанавливается до первоначальной Р₀.

3 фаза. Растяжение и остановка движения. В t₀ вся жидкость движется в обратную сторону и будет стремиться оторваться от задвижки. Если отрыв не произойдет, то начнется растяжение жидкости с понижением давления Р-ΔР. В конце фазы вся жидкость останавливается и находится под действием пониженного давления. Р=ρgh₀

4 фаза. Восстановление движения жидкости до состояния имевшее место перед закрытием задвижки. В начале жидкость из резервуара начнет втекать в трубу с ν₀ и давление увеличивается до Р.Т.к. задвижка закрыта процесс гидроудара будетповторяться. Если время закрытия задвижки ≤ фазе удара, то удар назыв. прямым.

Наоборот – не вся кинетическая энергия будет переходить в потенциальную и удар назыв. непрямым.

Т.к. хар-ки движения жидкости при гидроударе будут изменяться с течением времени будут назыв. неустановившийся процесс.