Теория

ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ СТРУИ ЖИДКОСТИ НА СТЕНКУ

Практический интерес, в частности при расчетах распредели­телей типа сопло-заслонка, может представить величина силы давления потока жидкости на стенку, расположенную перпенди­кулярно или под углом к направлению потока (рис. 28, а).

Реакция струи жидкости на стенку в заданном направления измеряется проекцией на это направление изменения количества движения. В общем случае воздействие струи на стенку определится разностью секундных количеств движения на входе и вы­ходе. В случае плоской и неподвижной стенки диаметром больше шести диаметров сечения струи и расположенной перпендикулярно к направлению потока расчетное усилие его реакции на стенку для установившегося движения жидкости будет равно секундному импульсу силы (без учета сопротивления воздуха):

clip_image002

где m и Q – масса и секундный расход жидкости;

u – средняя скорость потока жидкости;

γ – объемный вес.

Принимая во внимание, что Q = clip_image004, можем написать

clip_image006

где ρ – плотность жидкости;

ω – поперечное сечение потока.

б

clip_image008

Рис. 28. Схемы действия струи жидкости на стенки

Если стенка перемещается в том или ином направлении со скоростью ± V, то скорость встречи струи со стенкой уменьшится в отношении clip_image010при перемещении стенки в том же направле­нии, что и направление набегающей струи, и увеличится в отно­шении clip_image012при перемещении ее в противоположном направле­нии. В соответствии с этим для перпендикулярного расположения стенки (см. рис. 28, а) будем иметь

clip_image014

Фактическое усилие зависит от расстояния х между срезом сопла и стенкой. При увеличении этого расстояния сила давления уменьшается, поскольку при удалении сопла от преграды растет площадь круга рассеивания и уменьшается давление в центре этого круга.

При неподвижной установке плоской стенки под углом 0 к направлению потока (рис. 28, б) это усилие будет

clip_image016

Для случая воздействия струи на криволинейную (круглую) пластину (полусферу) сравнительно небольших размеров (прини­маем скорость обтекания равной скорости у входа из сопла) рассматриваемое усилие будет (рис. 28, в)

clip_image018

Если угол α становится тупым (рис. 28, г), равным 180- α1, будем иметь

clip_image020

С увеличением угла α давление струи на стенку возрастет, достигая при полном повороте струи (α1 = 1800 и α = 0) значения

clip_image022

Пермь Питер Пятигорск