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):
где m и Q – масса и секундный расход жидкости;
u – средняя скорость потока жидкости;
γ – объемный вес.
Принимая во внимание, что Q = , можем написать
где ρ – плотность жидкости;
ω – поперечное сечение потока.
|
|||
|
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 при перемещении стенки в том же направлении, что и направление набегающей струи, и увеличится в отношении при перемещении ее в противоположном направлении. В соответствии с этим для перпендикулярного расположения стенки (см. рис. 28, а) будем иметь
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
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)
Если угол α становится тупым (рис. 28, г), равным 180- α1, будем иметь
С увеличением угла α давление струи на стенку возрастет, достигая при полном повороте струи (α1 = 1800 и α = 0) значения