7.2. Витікання рідини через малий затоплений отвір при постійному напорі

Я кщо простір, куди витікає рідина, заповнено рідиною (рис. 27), то таке витікання називають витіканням під рівень, чи витіканням через затоплений отвір. Приймаючи, як і в попередньому випадку, що тиски на поверхні рідини в резервуарах рівні і , а відстані від поверхонь до отвору – відповідно і , і складаючи рівняння Бернуллі для тих же перетинів, одержимо точно такі ж формули для визначення і , як (100) і (102), тільки в них буде .

Коефіцієнти , , для малого затопленого отвору в тонкій стінці практично будуть такими ж, як і для незатопленого отвору.

7.3. Витікання рідини через малий отвір при перемінному напорі

Витікання рідини через отвори при перемінному напорі становить значний інтерес, тому що воно звичайно зустрічається при витіканні рідини з резервуарів, басейнів і т.п.

Дослідження цього питання сполучено з визначеними труднощами в зв'язку з тим, що при цьому має місце несталий рух рідини. Однак у тих випадках, коли зміна швидкості витікання відбувається повільно, можна з достатньої для практики точністю застосовувати закони сталого руху. Звичайною задачею в цьому випадку є визначення часу часткового чи повного спорожнювання резервуара.

Р озглянемо резервуар, поперечний переріз якого є перемінним по висоті (рис. 28), однак зміна відбувається повільно, плавно. Нехай у дні цього резервуара мається отвір площею , а тиск на поверхні рідини в резервуарі – , у місці виходу з отвору – . Потрібно визначити час спорожнювання резервуара від рівня до .

Допустимо, що в якийсь момент часу рівень рідини, що витікає, знаходиться на висоті . За нескінченно малий проміжок часу , протягом якого рівень у резервуарі опуститься на відстань , з резервуара виллється елементарний об'єм (знак мінус узятий тому, що зі зменшенням обсяг збільшується). Цей же об'єм може бути виражений як , причому через малу зміну напору за час можна вважати постійним і визначати його по рівнянню (1.102). Отже, чи , відкіля

Для визначення часу спорожнювання резервуара від рівня до рівня проінтегруемо отримане вираження в межах від до :

(106)

Вирішити цей інтеграл можна, знаючи залежність .

7.4. Витікання рідини через насадки

Насадки – це короткі трубки різної форми, що прикріплюються до отворів у судинах для збільшення витрати через отвори, одержання більш компактного струменя і збільшення дальності її дії. Насадки бувають зовнішні і внутрішні, і різні за формою – циліндричні, конічні, коноідальні, що розширюються і звужуються (рис. 29).

Збільшення витрати рідини через отвори з насадками в порівнянні з безнасадочним витіканням порозумівається підвищенням коефіцієнта звуження струменя. Якщо для круглого отвору в судині з гострими крайками , то у конічного насадка що сходиться (рис. 29,в) з кутом конусності 13°24' , в інших випадках (рис.26, а, б, м, д) . Звуження струменя має місце на початковій ділянці насадка. При виході з насадка струмінь цілком заповнює перетин труби, тобто площа перетину струменя стає рівною площі отвору.