Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Лебедев И.В. Элементы струйной автоматики

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

25.10.2023

Размер:

17.99 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 89 / 379 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

начального сечения: если оно круглое, струя		называется	осесимметричной;
если указанное сечение имеет вид бесконечно		длинной щели постоянном вы
соты, струя называется	плоскопараллельной	(плоской). В	зависимости	от
режима истечения могут	быть струи ламинарные и турбулентные. В струйных
элементах встречаются как те, так и другие струн.
Температуры струи	и окруж аю щ ей среды	могут быть	одинаковыми	или

отличающимися одна от другой. В соответствии с этим различают струн изо

термическиеи неизотермические.

Наконец, если в начальном сечении струн имеются вращательные состав ляю щие скорости, такая струя называется закрученной.

В ряде случаев твердые поверхности, ограничивающие струю, оказываю т существенное влияние на ее распространение. Д л я наиболее простых случаев разработаны расчетные схемы. Так, широко используется схема полуограииченной струи, т. е. струи, которая распространяется с одной стороны вдоль твердой плоской поверхности, а с другой — в безграничной покоящейся ж и д кости. Отличительной особенностью такой струи является сочетание пристен ного пограничного слоя вдоль твердой поверхности со струйным пограничным слоем, образующ имся в результате взаимодействия струн с окружаю щ ей ее

жидкостью. Иногда расширение струи ограничивается твердыми стенками со

всех сторон,	в таком случае струя называется ограниченной. Ее									отличитель
ным признаком является наличие циркуляционных зон									меж ду струей и твер
дыми стенками.
Общая	схема	свободной	затопленной			струи		несжимаемой			жидкости.
Струя-источник. Ж идкость, поступая					из отверстия			в	покоящуюся		среду, за
счет действия сил		вязкости	(при	ламинарном			режиме		течения)	или наличия
поперечных	пульсаций скорости			(при	турбулентном				истечении)		вовлекает
в движение	(эжектнрует) частицы среды.					В	результате образуется				затоплен

ная струя, состоящая из струи постоянной массы, расход которой равен рас ходу, вытекающему из отверстия, а так ж е из вовлеченных в движение массы жидкости. Вследствие эжекцни масса струн и ее ширина по мере удаления от начального сечения возрастают. Струя постоянной массы, вовлекая в движение частицы окружаю щ ей жидкости, передает им часть собственного им пульса. Поэтому скорости струи с удалением от начального сечения умень шаются. Суммарный импульс же струн в различных ее сечениях практически

остается постоянным. Статическое давление в разных

точках

струи

изменяет

ся несущественно и приблизительно равно давлению

в окруж аю щ ем

прост

ранстве, т. е. свободную струю можно считать изобарической.

В начальном сечении скорости имеют определенные значения и распре

деление. зависящ ие

от условий движ ения потока

до

указанного

сечения. За

начальным сечением

на некотором

протяжении

струе

еще

существует

область, в пределах которой сохраняются скорости

и их распределение, х а

рактерное для начального сечения. По мере формирования

струи

ширина

этой области, называемой ядром струн, постепенно уменьшается,

пока,

нако

нец,

в некотором сечении 1— I (рис. 22, о) не станет

равной нулю. Это сече

ние

назовем

первым переходным сечением. Многочисленными

опытами

у ста

новлено. что

на достаточно большом

расстоянии

от

начального

сечения

тече

ние в струе приобретает в известной мере универсальный характер [2, 3, 5, 9]

независимо от условий в начальном сечении.	Например,	профили скоростей
в различных сечениях 'струи, становятся подобными один		другому. Такое
течение называется автомодельным. Течение в	струе на большом удалении от

начального сечения носит такой же характер, как если бы оно было создано

некоторым воображаемы м			точечным источником импульса,	ориентированным
по	оси симметрии	струи. Такое течение называется струей-источником, а точ
ка	расположения	источника	полюсом струи. Сечение 2— 2,за	которым течение

в струе становится аналогичным течению в струе-источнике, назовем вторым

переходнымсечением.


Таким	образом, в	затопленной		струе	мож но	различать	три	участка
(рис. 2 2 ):	начальный участок,		располагаемый м еж ду начальным				и	первым
переходным сечениями		(в пределах		этого	участка	существует	ядро	струи);
переходной участок— меж ду			первым	и вторым переходными сечениями (по

Рис.22.Схемысвободныхзатопленныхструй:

а — полная схем а; б — приближ енная схема

длине этого участка постепенно формируется профиль скорости, характерный для струи-источника); и, наконец, за вторым переходным сечением распола

гается	основной участок, в пределах которого	течение	аналогично	течению
в струе-источнике.
По	характеру распределения продольных	скоростей	в поперечных	сечени

ях струи ее можно разбить на две области: область ядра, где жидкость сох

раняет условия движения, характерные для начального		сечения,	и область
струйного пограничного слоя. Л иш ь на начальном	участке одновременно			су
ществуют эти две области. В пределах переходного	и	основного	участков
имеется лишь струйный пограничный слой.
Д л я решения задачи о распределении параметров в		поперечных сечениях
струйного пограничного слоя используются уравнения		Навье-Стокса		(для
ламинарной струи) или уравнения Рейнольдса (для	турбулентной струи)			сов
местно с уравнением неразрывности. Вследствие того, что течение			в свобод
ной струе является направленным, изменение скоростей		поперек	струйного

пограничного слоя значительно более интенсивно, чем в направлении струи. Поперечные составляющие скорости во много раз меньше продольных. Кроме того, свободная струя, как у ж е отмечалось, приближенно считается изобари ческой. С учетом указанны х условий уравнения движ ения могут быть су щественно упрощены и приведены к уравнениям пограничного слоя (см. п. 13).

6 Зак . 935

В случае ламинарной струи несжимаемой жидкости уравнения изобарическо го пограничного слоя записываются:

для плоской струп в прямоугольной системе координат

дих	_	дах	д~их	дих	"fl"	дии	п	„ „ „
их ..	4- ut/	^	— ѵ ^ п	дх	"fl"	1	— О,	( ЮЗ)
дх		ду	ду*	дх		ду

для осесимметричной струи в цилиндрической системе координат:

дих		дих	д_	дих	д	(ихг)+— (иуг). (104)
и,-	дх	+ иг-	дг	дг	дх
		дг				ду

Следует отметить, что задачи, связанные с распространением затопленных струн, могут решаться применительно к двум различным схемам струйного пограничного слоя. Согласно одной из этих схем, увлекающее влияние струипостоянной массы распространяется бесконечно далеко в толщ у окружающ ей

жидкости, т. е. толщина струнного	пограничного слоя бесконечно	велика.
В любом сечении струи продольная	скорость течения по мере удаления от ее
оси асимптотически приближается к	нулю. Поэтому указан ная схема	получи

ла название схемы асимптотического пограничного слоя или слоя бесконечной толщины. В другой схеме предполагается, что струйный пограничный слой имеет конечную толщину (схема пограничного слоя конечной толщ ины). Эти. на первый взгляд, различные схемы не противоречат одна другой, поскольку существенное влияние сил вязкости имеет место в ограниченной центральной области струй, где продольные скорости претерпевают значительные измене ния в нормальном к оси струи направлении. Поэтому, проводя внешние гра ницы струи по точкам, в которых продольные скорости составляют малую, наперед заданную, часть от максимальных в рассматриваемых сечениях ско ростей, можно перейти от схемы асимптотического слоя к схеме слоя конеч ной толщины.

Проинтегрируем уравнения (103), предполагая наличие асимптотического

слоя, при	следующих граничных условиях: на оси		струи при у= 0 справедли
во иу= 0	ва*	— 0 ; на бесконечном удалении	от оси при у— °° их= 0 .
	и ду

В результате интегрирования для ламинарного плоского изобарического струй ного пограничного слоя несжимаемой жидкости находят наиболее важ ную продольную составляющ ую скорости [5]:

	2 с2			(105)
üx= -^jjä-sech%				(105)
	Зх
где с = 0,8255	0,2752		У_
где с = 0,8255	0,2752	V f J L
рѵ 1/2		рѵ2 /	2/3
/ о — поток импульса струи в начальном		сечении.	2/3	сохраняется по-
Поскольку в к аж дом сечении	струи	поток импульса		сохраняется по-
стоянным, можно записать
/п	: = 2 р	[ иЧу.		(106)

При тех ж е условиях для осесимметричного струйного пограничного слоя выражение для продольной составляющей скорости получается в следующем виде:

3 / 0 1 ■. (107)

8 я р х

3/р 1/2 где | = 4ѵ я р

Уравнения (105)	и (107) являются приближенными, так	как они	получе
ны в результате решения приближенных уравнений пограничного слоя.
Точные значения	составляю щ их скорости могут быть	получены	более

сложным путем непосредственного решения уравнений Навье-Стокса без при ведения их к уравнениям пограничного слоя. Результат этого решения для продольной составляющей скорости осесимметричной струи-источника записы

вается в цилиндрической системе координат в следующем

виде

[9]:

2vL

(

I — L2

(108)

“■‘ “ х/ТТпЧ1.4" (

Y T + r f - L )2

где

L— безразмерный параметр,

однозначно зависящий

от

характерного чис

ла Re, составленного по потоку импульса

Jx струи-источника,

кинематической

вязкости Vи плотности р;

Re = 2

(109)

л р ѵ 2

С вязь меж ду L и Re имеет вид

( П О )

1 + L

1/2

Re = 8

1 — L2

2 L2 ln

При изменении числа Re от

нуля

до

бесконечности

параметр L меняется

от нуля до единицы. С труям с малыми значениями

числа

Re,

следовательно,

и потока импульса /* отвечают малые

значения

параметра

L. Напротив,

струям с большими величинами потоков

импульса

(т. е. при больших значе

ниях чисел Re)

соответствуют значения параметра L

Струи с малым значением потока импульса условно

называю т «слабыми»,

а с

большим

значением — «сильными». Д л я слабых

струй

параметр

L мал,

для

сильных L

1 .

Принципиальное отличие в

структуре

этих струй

состоит

том,

что сла

бая

струя в пределе при L - s - 0

имеет

значительно

больший

угол

расширения,

чем

сильная струя (при L - > - 1 ),

т. е.

в сильной струе наблю дается х арактер

ное для пограничного слоя значительно большее изменение скоростей в попе речном, чем в продольном направлениях. Поэтому для сильных струй будут

справедливы уравнения пограничного слоя (103)			и (104) и полученные из них
вы раж ения (105) и (107) для продольных составляющ их					скорости. Эти зав и
симости могут быть получены из точных формул			(108)	и	(ПО). И з	выражений
(109) и (ПО) следует, что при	L 1	(Іх^-оо)
	L—	32 st p v 2				( 1 1 1)
	L—	3Jx				( 1 1 1)
		3Jx
П одставляя вы раж ение	(111)	в уравнение	(108),	после ряда		преобразо
ваний можно прийти к зависимости		(107).
В случае турбулентной струи несжимаемой			жидкости		уравнения струйно
го пограничного слоя можно записать в обобщенном виде [9]:

дих	дик	д	___	___
их— —	+ иу-----	дх	(u ' 2 — а ' 2)
дх	ду	дх
dp 1 д г ;			,	д , , .	д , і
- ~	+ V J Ü № ' 4 + ^ ) ] ;				ду

(П2)

. „

= °-

Д л я	плоской струи показатель / = 0, для	осесимметричной j=		1.
Если	число Рейнольдса не очень мало, то	турбулентное	напряжение хт
во много	рая больше вязкостных напряжений	. Кроме того,	для	свободных

струй р= const.		Пренебрегая		третьим членом в правой части				первого из
уравнении ( 1	1 2 ),	их мож но записать:
Р Чх дих	+ иу дих		_1 _	ду	( у	-*	дх (г/Ѵѵ) +	(113)
дх		ду	У1			1 т);
Чтобы система уравнений				(113)		была	замкнутой, необходимо	установить

связь характерны х турбулентных напряжений с осредненными характеристи

ками течения. Существуют различные гипотезы относительно	вида этой	свя
зи, известные как полуэмпирические теории турбулентности.	Существо	двух

основных полуэмпирнческих .теорий турбулентности Буссниеска и П рандтля было изложено ранее (см. п. 2). С равнивая формулы (55) и (56) для турбу лентного касательного напряж ения, получаем вы раж ение для коэффициента турбулентного обмена 1

дих

				е0 = / 2	ду				(114)
Д л я свободных турбулентных струй					длина пути		смешения	предполагается
пропорциональной		толщ ине 6	струйного		пограничного слоя, т.			е. / =	ßö, где
ß — коэффициент		пропорциональности, определяемый					опытным	путем.	П роиз
водная дих/дум ож ет быть вы раж ена следующим образом:
				дих	ихм
где и х .ч — максимальная скорость, т. е. скорость на оси струн;
к— некоторый коэффициент пропорциональности.
С учетом этого вы раж ения				зависимость (114) запиш ется				в виде
			е0 =	$2k5uXK= x8uXM.					(115)
Коэффициент к определяется опытным путем [5].
Ф ормула	(115)	известна,	как	«новая»		формула	Прандтля,	в отличии от
предложенной им ранее формулы				(56).
Д л я практических расчетов				струйных		элементов	предпочтительны		наибо
лее простые	зависимости для продольной					составляющей скорости.
В последнее время для			расчета свободных турбулентных					струй	находит

широкое применение формула, полученная Шлихтингом для плоского турбу лентного следа [3]:

их= ихм(і— іі3/2)2 .

(116)

Зависимость для продольной скорости можно получить также, если пред ставить профиль этой скорости в виде полинома по степеням поперечной ко ординаты. Ограничиваясь четырьмя членами полинома, запишем:

их=а0+а]у+ а2у2+ а^у3.

(117)

Найдем коэффициент полинома, учитывая следующие граничные условия:

У=

„	их= ихы\	дих
0;	их= ихы\	— — = 0 ;
		ду
б;	их= 0 ;	дих
б;	их= 0 ;	'-■ = ().
		ду

При ЭТИХ условиях Ö0 = и.	; аі= 0 ; а2=	их м .
		—3	я 3
		6 2	’

' З н а к осреднения скорости здесь и ниже опущен.

П одставляя значения коэффициентов в формулу (117), получаем:

	их=ихи[1— Зг\| 2 +					2 ті3],
или в безразмерной форме
	цх = —	=	1 — Зг\| 2 + 2 т]3.					(118)
	ихм
Если оставить не четыре, а пять членов полинома и добавить								к гранич
ным условиям еще одно условие у=			б; д2их/ду2= 0 ,				то вместо	формулы
(118) мож ет	быть получена более точная			формула [1 1 ]:
	их= 1 — 6	т) 2	+	8 i f - 3 i f .				(119)
Формула	(119) так же, как и выражение					(118),	пригодна для	широкого
класса струйных течении, в частности,			дл я		плоских и		осесимметричных зато п
ленных струй	как в покоящейся среде,		так		и в	спутном потоке, для		плоских н

осесимметричных следов [11]. Разница м еж ду результатами, полученными по формулам (118) и (119), незначительна, поэтому в дальнейшем используется более простая формула (118).

	Приближенные схемы и основные расчетные зависимости для затопленной
свободной турбулентной		струи несжимаемой жидкости.	Согласно	опытам,
уж е	на небольшом расстоянии от начального сечения в струйном пограничном
слое	профили продольной	скорости приобретают форму,	характерную	для ав

томодельного течения. Поэтому в практических прилож ениях часто вместо полной схемы струи с тремя участками, используется упрощ енная схема (рис. 22, б). В этой схеме исключается из рассмотрения переходной участок. При этом вместо двух ограничивающих его сечений рассматривается одно, называемое переходным. Границы пограничного слоя принимаются линейными. Продолж ив внешние границы струи на основном участке до пересечения с ее

осью, получаем в точке 0

пересечения полюс

основного участка

струи.

Характеристики струн

определяются при

следующих допущениях:

1 ) толщина б пограничного слоя на начальном

участке

увеличивается

пропорционально расстоянию х от начального

сечения струи,

т. е.

6 = си.ѵ,

где с и — коэффициент пропорциональности.

Согласно

опытам

для

плоских

и осесимметричных свободных струй сн = 0,27 [3];

2 ) толщина б пограничного слоя, отсчитываемая от оси до внешней гра

ницы струн, на основном участке увеличивается

пропорционально

расстоя

нию х'от

полюса 0

струи, т. е. б = с0х', где

с0

— коэффициент

пропорцио

нальности. Д л я плоских и

осесимметричных

свободных струй

с<>= 0,22 [3];

3) распределение

продольных скоростей

пограничном

слое

вы раж ается

универсальной зависимостью

(например, формулами

(118)

или

(116)), т. е.

их= uXMf(г|);

4) статическое давление во всех точках

струи одинаково и

равно д авле

нию в окруж аю щ ей жидкости;

5) распределение скоростей в начальном

сечении

струи (на срезе сопла)

равномерное, а уровень турбулентности низкий.

М ож но

показать,

что

условие 4 означает

постоянство

потока

импульса

в любом сечении струи. В произвольном сечении основного

участка

плоской

струи поток импульса

будет равен

/ Л.=

2 р

^ u^dy= 2 ри"’ м I" f2(r\)dy,

( 1 2 0 )

но т) = 1//б

и поэтому dy= 6dr\. Обозначая

\ / 2 (г|) с?ті =

Fnn, уравнение

(120) запишем в виде

		Іх—2 р и~мб Fпл.
П оток	импульса Іх долж ен быть равен потоку импульса / 0		в начальном
сечении струи, т. е. Іх=		/о = 2рмд у0.И з этого условия можно	найти вы р а
жение для	максимальной	(осевой) скорости струн:

Уо

/6 Е ПЛ '

Согласно условию 2, 6 = с0А'' = л ' lg ß0, где ß0 — угол одностороннего расширения внешней границы струи на основном ее участке. Введя безраз

мерное расстояние 'x'— х'/у0,получаем:

(

121)

“о

VT' tg ßoE™

Цд: м

____________ __________

Если

принять закон распределения продольных скоростей в пограничном

слое

в виде

вы раж ения

(118),

то

значение

постоянной

оказывается равным

0,37

Считая,

что

с0=

tg ß0 =

0,22,

получаем

формулу

(121)

следующем

виде:

3 ,5

и х

( 122)

«о

уу

Іх в произвольном

В случае осесимметричной струи поток

импульса

се

чении основного участка определяется формулой

Іх =

2яр j

5 u2ydy =

2 n p u lMö2 j^ P(r\)r\dr\.

Обозначив

FKV,получаем

Jx= 2

л р ц * м6

2 Е кр .

n 9

Поток

импульса в

начальном

сечении

/ 0 =

П риравнивая

Іх

я ри0у5

к Іо,вы р аж аем скорость ихмна оси струи

% м =

“о

Уо

V 2

Е Кр

Учитывая, что б = с0х',с0= 0,22, а

Е 1<р, если

принять

закон,

выраженный

формулой

(118), составляет

0,085, получаем

окончательно

для осесимметрич

ной

струи:

и х м

(123)

иа

х'

10,7

Найдем длину х„ начального участка, исходя из указанны х

выше допу

щений 1, 3, 4 и 5.

Д л я плоской

струи

поток

импульса

конце

начального

участка опреде

ляется равенством

2ри 2

бЕПл.

П риравнивая

Іх к потоку

импульса

/о,

находим толщину

6 П пограничного

слоя

переходном

сечении:

«„‘ - ■

^ -

”

2 .7 уо.

(124)

*пл

и,о7

Но, с другой стороны, согласно допущению 1, 6 „ = сих„ = 0,27*и. довательно,

2,7//0

= Юуо-

0 ,27

Аналогичное рассмотрение в случае осесимметричной струи дает

2 42

5п ] / "		f Kp Уа ]/~ .		,	0 8 5 Уо = 2 ,4 2 ^0’
	2	2	0		0 8 5 Уо = 2 ,4 2 ^0’

С ле

(125)

( 126)

Полученные

данные

позволяют

вычислить

тангенсы

углов

ßi — расш ире

ния внешних границ на начальном

участке

струи

ß2

— сужения

ее

ядра

(рис.

, б) :

для

струи

, . п

б п

Уа

Ь 7

„

Уа

0 , 1 ;

плоской

t g p i

----------- =

—

= 0 , 1 7 ;

t g ß 2

= —

—— =

Хц

i U

Хң

1и

для

осесимметричной

струи

tg ßj =

0,158;

tg ß2 =

0,112 .

Расход

в произвольном

сечении

струи Qx— | ш

udw, где

о — площ адь

струи

рассматриваемом

сечении.

Н а

начальном

участке

плоской

струи

(рис.

б)

Judl£> =

-ѵгр

Qx =

н 0 (/я +

“ d y

ЧаУя +

" о j

/ O l )

d y ,

где

У— Уя

Очевидно,

что

dr|

dy/5и,

таким образом,

Л = ---------------

t/rp

Уя

можно записать:

Q* =

иоУя+

"об [ /(т1 ) dr\

Если

принять

закон,

выраженный

формулой

(118),

то

fCn)dn

0,5. Учитывая,

что уп— уа— хtg ß2, а

б =

хtg ß, получаем:

Q* =

2u0

[(/o— -«(tg ß2 — 0 , 5 tg ß)].

Относя

расход

Q x

начальному расходу

струи

2и0Уо

принимая

lg ß2

0,1

и tg ß =

0,27, запишем

Qi-

1 + 0 ,035*,

(127)

Q x = —

где

* =

хіуо— относительное

расстояние рассматриваемого сечения от среза

сопла. Н а основном участке плоской струи

Q.i =

2 J udy=

2«мб I* f(r\)dr\= имб

или

безразмерном виде,

учитывая

формулу

(122)

то,

что

б =

Со*',

---------=

3 ,5 с 0* '

= 0 , 3 8 5 У

Q . i =

(128)

ü“6

2«о</о

X '

у а

В переходном сечении (х=

х,,)

формулы

(127)

(128)

долж ны

давать

одинаковое значение расхода. И з этого условия

можно

определить полюсное

расстояние х 0

= х'— х:

1 + 0 , 0 3 5 а-н = 0 ,3 8 5 V хи+ х0.

(1 2 9 )

Т ак

как

для плоской

струи

х„=

10, то из

уравнения (129)

следует, что

а'о =

2,3.

Аналогичное рассмотрение

применительно

к осесимметричной струе

приводит к следующим зависимостям для расхода:

начальный участок:

Q* =

I + 0 , 046Ä + 0 , 004Ä-2;*

(130)

основной

участок:

Q* =

0 ,1 5 5 * '.

(131)

В переходном сечении

(х =

*„)

формулы

(130)

(131)

долж ны

давать

одинаковый результат. И з

этого

условия можно

найти,

что

полюсное

рассто

яние

А'о =

2,06.

Приведенные выше зависимости

получены

предположении

равномерно

го распределения скоростей и низкого уровня турбулентности

в начальном

сечении струи. К ак показы ваю т

опыты, на характеристики

свободных

струй

влияю т как неравномерность распределения скоростей, так и интенсивность турбулентности в начальном сечении [12, 63].

Учет влияния неравномерности распределения скоростей в начальном сечении при симметричном распределении скоростей мож ет быть произведен путем введения коэффициента количества движ ения <ю при подсчете потока


импульса струи в указанном сечении. В			этом случае		начальный		поток		им
пульса,	например, круглой струп,	записывается: І0=		раоШ/д“ д . М ож но				такж е
ввести	коэффициент неравномерности ku распределения				скоростей,		равный		от
ношению максимальной скорости		и0м в	начальном	сечении		к	средней		і/0.
Тогда	/о = ра-олуg (и0ы/и0). П риравнивая		импульсы	/ 0	и /*,	находим		вы р а

жение д л я безразмерной скорости на оси струи:

_	1	Ѵ о р	У о
“ о М	V 2Ккр		Ö
В случае свободной струи	неравномерность		распределения скоростей не

влияет на интенсивность расширения струи на основном участке [3]. Поэтому

можно

принять

б = сох'= 0

,2 2

Обозначая

отношение Y aalku = аи учи

тывая, что FKр =

0,086, находим

“ ям

_10-7

(132)

“ом

Если, например, распределение скоростей в начальном

сечении

струи

вы

раж ается степенным законом

_ У _ \ т

- =

Уо)

то можно показать, что а0=

(1 + т ) 2

ku=

1 + т. Поэтому коэффициент

—- — —

2 т+

и—

Поскольку

ku >

то

1 и,

следовательно, при

неравио-

----------- -.

на

2&Ц

(профиле)

безразмерные

осевые

х'

мерном

начальном распределении

скорости

основном

участке струи

на

одинаковых

относительных

расстояниях

от

полюса	струи меньше, чем	при равномерном профиле. Неравномерность н а
чального	профиля скорости	влияет прежде всего на длину начального участ

ка струи; с увеличением неравномерности длина начального участка умень

шается.
Формирование		струи, особенно на ее		начальном участке,			существенно
зависит	так ж е от	начальной	турбулентности. Это		влияние	обнаруживается,
если степень турбулентности			в начальном	сечении	струи	е ^	3 -н 5% [63].

Увеличение степени начальной турбулентности приводит к сокращению длины начального участка. При е 20% начальный участок вообще отсутствует. Заметим, что начальная турбулентность практически не влияет на характер

распределения продольных скоростей в пределах основного					участка		струи.
Профили	продольных	скоростей остаются	универсальными,		как	и в случае
струи с низкой начальной турбулентностью.
Полуограниченная струя. Струя, распространяю щ аяся					с одной		стороны
вдоль твердой стенки,		а с другой соприкасаю щ аяся с		безграничной			средой
жидкости,	называется	полуограниченной.	Простейшим	случаем		полуограни

ченной струи можно считать распространение ее вдоль плоской поверхности. Основной особенностью полуограниченной струи является то, что с внешней


стороны	она	распространяется как		свободная	струя,		а со	стороны твердой
поверхности		испытывает тормозящее воздействие,				в	результате		чего	вдоль
твердой	поверхности		образуется	пристенный		пограничный			слой	П П С
(рис. 23,	а). Сечение,		в котором	струйный	пограничный			слой	смыкается

с пристенным слоем, называется переходным. От начального до переходного

сечения простирается начальный участок. Н а этом						участке м еж ду			струйным
и пристенным				пограничными слоями располагается		ядро	струи. З а		переход
ным сечением				л еж ит основной участок струи. В зависимости				от режима		те
чения пристенный слой мож ет быть ламинарным						или	турбулентным.			Его
толщина		б с	определяется в соответствии с		режимом течения			по	формулам
( 1 0 0 )	или	( 1	0	1 ).
В	пределах рассматриваемого участка				струи мож но		наблю дать переход
ламинарного				пристенного пограничного слоя в турбулентный. Согласно						д а н
ным [9],		если		входное сопло, из которого	истекает	струя, имеет			небольшое

поджатие, не устраняющ ее начальные возмущения, то пристенный слой чаше всего будет турбулентным на всем протяжении. Если ж е сопло обеспечивает

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 89 / 379 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ