17.Типы сжатия струи. Коэффициенты φ, ξ ε,μ для малого отверстия при истечении в атмосферу, инверсия струи. Траектория струи.

На степень сжатия струи могут влиять боковые стенки, а также дно сосуда. В зависимости от удаления отверстия от боковых стенок и дна сосуда различают следующие типы сжатия струи.1.Совершенное сжатие(рис.1). Совершенным сжатием называется сжатие, возникающее, когда боковые стенки и дно сосуда (или водоема) практически не оказывают влияние на степень сжатия струи (не влияют на истечение). Такое сжатие получается, когда отверстие расположено достаточно далеко от боковых стенок и дна сосуда, именно, когда расстояния m иn (рис. 10-2) удовлетворяют условиям m > 3а; n > 3а, где а — длина одной стороны квадратного отверстия; т— расстояние от отверстия до боковой стенки; п — расстояние от отверстия до дна сосуда. Для совершенного сжатия имеем след. средние численные значения коэф., относящиеся к круглым и квадратным отверстиям для квадратичной об-сти сопротивления: ε=0,63-0,64, ζ=0,06, φ=0,97, μ=0,62.

2. Несовершенное сжатие(рис.2). Несовершенное сжатие получается при несоблюдении условий указанных для совершенного,т.е. m < 3а; n < 3а , когда отверстие расположено сравнительно близко к боковой стенке или дну сосуда. Чем меньше размеры m и n, тем меньше сжатие струи. Для этого случая эмпирич. ф-ла для коэф. расхода: μ (μ)_сов(1+(τ/100)), где (μ)_сов-коэф. расхода в случае совершенного сжатия, τ- величина, зависящая от отношения площади сжатого сечения к площади живого сечения потока перед отверстием. 3. Неполное сжатие получается, когда m или n или m и n оказываются равными нулю. В этом случае поджатия струи со стороны отверстия нет. Для примера можно привести след. эмпирич. ф-лу для коэф. расхода в случае неполного сжатия: μ (μ)_сов(1+0,4*(Р’/P)),где Р-периметр отверстия, Р’- часть периметра отверстия, где струя не испытывает сжатия. Инверсия струи. Пример изменения формы поперечного сечения струи вдоль течения представлен на рис. (штриховкой здесь показаны сечения струи, намеченные на разных расстояниях от плоскости отверстия). Подобное явление, называемое инверсией струи, происходит благодаря тому, что скорости подхода к отверстию оказываются неодинаковыми для различных участков периметра отверстия. Инверсия струи—переворачивания очертаний струи на 90°.Траектория струи.Рассмотрим истечение из малого отверстия в вертикальной стенке (рис.).«Траекторией струи» называют ось струи жидкости, свободно падающей после истечения из отверстия. Для того, чтобы найти ур-ние оси струи: Намечаем сжатое сечение струи С—С, местоположение которого определяется известным размером l₀. В центре О этого сечения располагаем начало координатных осей х и у. Пренебрегаем сопротивлением воздуха. В указанной точке О мысленно помещаем материальную частицу, имеющую некоторую массу, причем этой частицей приписываем скорость v_c. Далее, прилагая к упомянутой материальной частице уравнения дви­жения, известные из теоретической механики, Х= v_с*t, y=g*t²/2, где t — время, получаем уравнение траектории материальной частицы, имеющей начальную скорость v_c, в виде: y=g*x²/2 v²_с (1)где v_с=φ√2gH. Уравнение (1) и принимаем за уравнение оси струи. Полученное уравнение дает ось струи в виде параболы. Подставляя в (1) заданную величину у₀ , можем найти величину х₀, т. е. дальность боя струи. В случае,когда отверстие сделано в наклонной стенке сосуда, ур-ние оси струи получ. аналогично изложенному выше, только здесь начальная скорость рассматриваемой материальной частицы принимается наклонной к горизонту под зад. углом θ.