6. Истечение жидкостей и газов из отверстий и насадков

Истечение жидкости из малого отверстия в тонкой стенке. Сжатие струи. Коэффициенты скорости, расхода и сопротивления. Истечение через насадки. Типы насадков. Зависимость коэффициентов истечения из отвер-стий и насадков от критерия Рейнольдса. Истечение газов из отверстий.

Методические указания

Отверстия и насадки широко используются в технике и строительстве. В работе этих устройств много общего. Они рассчитываются по формулам, в которых используются общие характеристики их работы (коэффициенты расхода, скорости, сжатия и сопротивления). Следует отчетливо представ-лять физическую сущность этих коэффициентов и особое внимание уделять условиям истечения жидкостей и газов, в соответствии с которыми и назна-чаются расчетные коэффициенты. Наиболее простые насадки – цилиндриче-ские. На их примере нужно изучить условия работы насадков.

Библиографический список: [1, с. 301-324]; [2, с. 73-83]; [3, с. 379-398].

Вопросы для самопроверки

1. Какими коэффициентами характеризуется истечение из отверстия в тонкой стенке и какая между ними связь?

2. Что такое насадок? Какие типы насадков Вы знаете?

3. В чем отличие истечения жидкости через цилиндрический насадок по сравнению с истечением из малого отверстия в тонкой стенке того же се-чения?

7. Относительное движение тела и жидкости

Основные явления при обтекании тел потоком. Понятие о пограничном слое. Сопротивление трения и сопротивление давления. Падение твердых тел в жидкости. Скорость витания. Осаждение и всплывание твердых частиц, ка-пель и газовых пузырей в жидкости.

Методические указания

Знание этого раздела имеет важное значение при расчетах аппаратов систем водоподготовки и очистки сточных вод (отстойников, флотаторов), при определении ветровой нагрузки на здания и сооружения и т.д. Следует

обратить внимание на аналогию, существующую между сопротивлением, возникающим при движении тела в неподвижной жидкости, с одной сторо-ны, при обтекании неподвижного тела движущейся жидкостью – с другой. Эти сопротивления проявляются в непосредственной близости от самого тела и определяются действием сил вязкости и сил, определяемых разностью дав-ления перед обтекаемым телом и за ним. Соотношение между силами трения и давления может быть различным, в зависимости от формы твердого тела, направления движения потока, обтекающего тело, и ряда других факторов.

Библиографический список: [1, с. 227-267]; [2, с. 127-132].

Вопросы для самопроверки

1. Какие параметры влияют на сопротивление тел, находящихся в по-токе?

2. Как определить сопротивление трения при обтекании плоской пла-стины?

3. Как распределяется давление по поверхности обтекаемого тела? Как определить сопротивление давления?

4. Какими факторами обусловливается особенность движения капель и пузырьков в жидкой или газовой среде по сравнению с движением твердых тел?

8. Основы моделирования гидравлических явлений

Элементы теории подобия и теории размерностей. Преобразование дифференциальных уравнений методами теории подобия. Критерии гидро-динамического подобия, их физический смысл. Обобщенные критериальные уравнения гидродинамики. Физическое и математическое моделирование гидродинамических явлений.

Методические указания

Существуют два вида моделирования: физическое и математическое. Наряду с этим следует различать еще и категории самих моделей. При физи-ческом моделировании гидравлических явлений с использованием матери-альных моделей, различают геометрическое, кинематическое и динамическое подобия. Особое внимание в этом разделе следует уделить критериям дина-мического подобия.

Библиографический список: [1, с. 373-395]; [3, с. 520-535].

Вопросы для самопроверки

1. Какие виды и категории моделирования Вы знаете?

2. Какие безразмерные комплексы являются критериями динамичес-кого подобия?