63.Основные режимы разрушения незатопленной струи.

Струя жидкости, вытекающая через отверстие или насадок в газовую среду или в жидкость, с ней не смешивающуюся, испытывает дей­ствие массовых сил (например, инерции и тяжести), трения, поверхностного натяжения, а также сил давления, обусловленных турбулентным; перемешиванием как в самой струе, так и в среде. Влияние каждой из действующих сил на характер движения струи и на ее последующее (разрушение не одинаково для различных начальных условий истечения.

Различают три основных режима разрушения незатопленной струи: осесимметричный распад, волнообразный распад, турбулентный распыл.

При осесимметричном распаде (рис.а) жидкой струи в ее раз­рушении главную роль играют силы инерции, трения и поверхностного натяжения. Под их действием на поверхности струи образуются сим­метричные волны, развитие которых приводит к разрушению струи. Осесимметричный распад наблюдается при относительно малых скородстях истечения. В этом случае режим движения жидкости - ламинарный.

При переходе к волнообразному распаду (рис.б) с увеличением скорое истечения устойчивость ламинарного течения нарушается, поток постепенно переходит в турбулентный. Под действием стационарных инерции, трения, поверхностного натяжения и соизмеримых с ними переменных по величине и направлению пульсационных сил давления на поверхности струи образуются нерегулярные волны. Нерегулярность поверхностных волн в этом случае определяется влиянием поперечных составляющих сил давления, имеющих в условиях зарождающейся турбулентности случайный характер. Развитие волн на поверхности струи вызывает колебание струи в целом, что и приводит к ее последующему разрушению.

Дальнейшее увеличение скорости истечения при прочих равных ус­ловиях приводит к возрастанию интенсивности турбулентного переме­шивания. В этом случае пульсационные силы давления, зависящие от пульсации скорости, становятся существенно большими сил трения и поверхностного натяжения. Действие турбулентных пульсаций приводит к тому, что в любой момент времени кинетическая энергия любого конечного объема жидкости (моля) может оказаться больше запаса энергии сил поверхностного натяжения и вязкости, удерживающих моль в струе. Очевидно, что при таком соотношении сил моль будет выброшен из струи. Описанная картина в полной мере относится к любому моменту времени и к любому произвольному конечному объему жидкости внут­ри турбулентной струи. Струя начинает распадаться непосредственно у отверстия или выходного сечения насадка. Этот режим распада назы­вают турбулентным распылом (рис.в).

64.Метод определения границ между режимами распада струи жидкости.

Границы между отдельными режимами разрушения струи опреде­ляются экспериментально. При этом в качестве определяющих безразмерных критериев часто принимают критерий Вебера:

и критерий распада

ρ₀, μ₀, σ – плотность, динамическая вязкость жидкости и коэффициент поверхностного натяжения на границе раздела "жидкость-среда" соответственно;

υ₀ - средняя скорость истечения жидкости че­рез отверстие или насадок диаметром d₀.

В качестве примера рассмотрим предложения А.С. Латышевского для определения границ между режимами распада струи жидкости, вы­текающей через отверстия и цилиндрические насадки в воздух. В соответствии с этим способом границы между отдельными режимами определяются следующими соотношениями:

- осесимметричный распад - волнообразный распад

- волнообразный распад - турбулентный распыл

Вышеизложенные соображения имеют общий характер, они справедливы при разрушении струй жидкости как в газовой, так и в жидкой среде.