65.От чего зависит сила давления струи жидкости на твердые поверхности.

Струя жидкости, вытекающая через отверстие или насадок и встречающая на своем пути твердую преграду, воздействует на нее с силой называемой силой давления струи.

Рассмотрим динамическое воздействие жидкой струи на произвольную твердую поверхность, находящуюся на расстоянии, меньше длины сплошной

части струи от насадка. Будем предполагать, что струя плоская и достаточно большой ширины; жидкость принимаем невязкой и несжимаемой; считаем, что на участке растекания струи между сечениями 1-1 и 2-2 давление любой точке есть величина постоянная и на участке между начальным, сечением 0-0 и сечениями 1-1 и 2-2 отсутствуют гидравлические противления.

Силу давления струи на твердую поверхность определим с помо­щью уравнения изменения количества движения применительно к от­секу жидкости, ограниченному сечениями 0-0, 1-1 и 2-2, в проекции на ось N-N:

R - сила реакции стенки, равная по величине силе Р, но имеющая противоположное направление.

Уравнение можно переписать следующим образом:

Уравнение изменения количества движения упрощается при воздействии струи, набегающей на твердую преграду, симметричную относительно оси N—N. В этом случае:

Тогда уравнение существенно упрощается:

Из этого соотношения следует, что с изменением угла α меняется сила давления струи. Напомним, что эта сила равна по величине реак­ции преграды, но противоположно направлена (F = -R). При увеличении угла а от 0 до 90° сила давле­ния струи возрастает, достигая своего наи­большего значения при α = 90°. В этом случае формула упрощается:

где m – коэффициент, определяемый влиянием неучтенных факторов, m=0,92-0,96.

Динамическое давление в зоне удара резко меняется от своего максимального значения F_m=ρυ₀²/2 в точке пересечения оси N-N с твердой поверхностью нуля на расстоянии, равном 2-3 м диаметрам струи. Растекание потока практически всегда оказывается несимметричным и в области растекания струи следует учитывать влияние вязкости и сил поверхностного натяжения.

Это соотношение показывает, что сила давления струи жидкости на вертикальную плоскую стенку равна произведению удвоенного ско­ростного напора на площадь сечения струи и ее удельный вес.

66.Факторы, определяющие сопротивление тел, находящихся в потоке.

67.От чего зависит сопротивление трения при обтекании плоской пластины.

При обтекании плоской пластины сопротивление трения определяется касательными напряжениями, действующими вдоль твердой по­верхности, обтекаемой потоком жидкости или газа. Эти напряжения могут быть определены из системы уравнений Прандтля. Толщина ламинарного пограничного слоя в соответствии с решением системы уравнений Прандтля получена Блазиусом:

Касательные напряжения по Блазиусу при обтекании пластины:

68.Влияние режима движения жидкости в пограничном слое на величину коэффициента сопротивления трения.

В ведем понятие местного коэффициента сопротивления трения, удобное при определении силы трения в случае обтекания плоской пластины вязким потоком:

Сила, отнесенная к единице ширины обтекаемой пластины длиной l:

где С_F – средний по длине l коэффициент сопротивления трения.

К оэффициент С_F определяется для ламинарного пограничного слоя непосредственно из уравнения для τ₀ (по Блазиусу):

При двухстороннем обтекании плоской пластины конечной длины l сила трения и средний по длине коэффициент сопротивления трения удваивается, тогда

Гидравлические сопротивления в турбулентном пограничном слое в значительной степени зависят от шероховатости поверхности пластины. При определении сопротивлений выделяют следующие режимы поверхностей: гидравлически гладкие, гидравлически шероховатые и переходные между ними. В первом случае гидравлические сопротивления обусловлены только вязкими напряжениями, влияние шероховатостей пренебрежимо мало и по формуле Кармана:

Для режима гидравлически шероховатых поверхностей влиянием вязкости пренебрегают и по формуле Шлихтинга:

l – длина пластины;

к_э – абсолютная эквивалентная шероховатость поверхностей пластин.

Альтшулем было получено обобщенное уравнение, которое может быть использовано для расчета по всей области турбулентного течения вдоль пластины: