64. Давление струи жидкости на неподвижную твердую поверхность

Пусть жидкость встречает на своем пути твердую преграду. Жидкость действует на стенку с силой, называемой силой давления струи. Струя при удара о стенку растекается. Для определения силы давления струи применяется закон изменения количества движения: d = ∑dt, где dК – изменение количества движения. Сила давления струи на преграду (P) равна по величине силе реакции (R), но направлена в противоположную сторону. R = ρ∙Q₀∙V₀ = ρ∙ω₀∙V₀², где Q₀ – расход, ω₀ – площадь поперечного сечения,

V₀ – скорость струи. Максимальное значение силы Р получаем при α = 180⁰.

Р = R = 2∙ρ∙Q₀∙V₀.

65. Удар струи жидкости о подвижную преграду.Реактивное действие струи, вытекающей из сосуда.

Струя имеет ω₀ – сечение, V₀ – скорость. Стенка движется со скоростью U. Этот процесс имеет место в турбинах. Струя бьёт в лопасть турбины (подвижная стенка) и заставляет её вращаться. Поэтому важно рассчитать мощность струи N=P∙U, где Р – сила давления струи. Максимальная мощность струи будет: N_max = ρ∙ω₀(V₀ - )²∙.

Кинематическая мощность струи: Э_кин = .

Струя жидкости вытекает из сосуда через отверстие в боковой стенке. Пусть течение жидкости установилось. Тогда теорема о изменении количества движения применяется для жидкости, заключенного между сечениями 0-0 и 1-1. Приращение количества движения в проекции на ось x равно: ρ∙ω∙v²∙dt, где ω – площадь отверстия в стенке, v – скорость жидкости. R_x – сила реакции стенок, поэтому R_x∙dt = ρ∙ω∙v²∙dt. Осюда сила реакции R_x = ρ∙ω∙v². Сила давления P_x = R_x, но обратна по направлению. Сила реакции R_x совпадает с направлением скорости истечения жидкости.

66. Основы теории подобия.

Т.к. турбулентное движение жидкости очень сложное, то часто для получения данных об этом движении используют эксперимент. Для этого в лабораториях строят макеты, которые были бы похожи на действительные. В них процессы похожи на процессы в реальных условиях. Полученные результаты нужно применить к реальным процессам. Для этого существует теория подобия. Существуют законы подобия, с помощью которых получают реальные данные, зная экспериментальные.

Подобные – это физические явления, происходящие в геометрически подобных системах. Геометрическое подобие – это соблюдение всех соотношений размеров в натуре и на модели. Кинематическое подобие – в точках натуры и модели скорости должны быть: =К_υ. Динамическое подобие – все силы в натуре и в модели относятся: =К_F.

Критерий Рейнольдса Re = =idem, т.е. он должен быть одним и тем же.

67. Метод анализа размерности.

Этот метод используется для получения некоторых теоретических результатов. С помощью этого метода обрабатываются опытные данные. Основная теорема размерности: зависимость между физическими величинами, характеризующая изучаемое явление может быть представлена в виде зависимости между безразмерными комплексами, составленными из этих величин.

Пример: режим течения жидкости. Опыты по исследованию режимов течения показали, что характер движения жидкости определяется следующими величинами: средней скоростью жидкости (V), вязкостью (μ), плотностью (ρ) и диаметром (d). В этом случае характеристика режима течения жидкости не является размерной величиной А, а представляет собой безразмерную величину П, являющуюся функцией четырёх переменных П = f(υ,d,ρ,μ).