Тема 3. Истечение через отверстия

Рабочая программа

Отверстия с острой кромкой и с насадком. Скорость и расход истечения. Коэффициенты сжатия, скорости, расхода, сопротивления. Неполное и 'несовершенное сжатие. Затопленное отверстие. Насадки:

цилиндрический (внешний и внутренний), конический (сходящийся и расходящийся). Вакуум во входной части насадка. Кавитация и предельный напор. Зависимость коэффициентов истечения от числа Рейнольдса при низких его значениях.

Давление струи на преграду. Реакция стенок сосуда.

Измерение расхода. Мерное сопло и диафрагма. Зависимость их коэффициента расхода от числа Рейнольдса.

Методические указания

Для истечения через отверстия с острой кромкой и с насадком характерно отсутствие значительных потерь по длине и относитель­ное постоянство для каждого насадка коэффициентов местного со­противления, а отсюда и коэффициентов скорости и расхода. При этом уравнение Бернулли для скорости истечения приводится к очень простой формуле:

, (8)

в которой действующий напор Н в общем случае равен сумме

,

где р₁—р₂ — разность давлений внутри и снаружи сосуда; h—раз­ность ординат точек, в которых известны давления р₁ и р₂, v₀— скорость подхода к отверстию в том живом сечении, давление в ко­тором равно р₁.

Относительное постоянство коэффициентов скорости и расхода позволяет с успехом пользоваться отверстиями с острой кромкой и с насадками в качестве измерителей расхода, чем и вызван в основном интерес к вопросам истечения.

Литература: [1], стр. 149-172; [2], стр. 106-117; [3], стр. 106-120; [4], стр. 88-93; [5], стр. 84-91; [6], стр. 76-88; [7], стр. 332-343.

Вопросы для самопроверки

1. Как связаны между собой коэффициенты скорости (), сжа­тия (), расхода (), сопротивления ()?

2. Как коэффициент скорости и коэффициент расхода внешнего цилиндрического насадка изменяются с изменением длины насадка от нуля до 3d, до 10d, до 100d, (d — диаметр насадка)?

3. В каком случае сжатие струи называется неполным? несовершенным? Как неполнота и несовершенство сжатая влияют на ко­эффициент расхода?

4. Как рассчитываются затопленные отверстия и насадки?

5. При какой форме насадка струя сохраняет наибольшую кине­тическую энергию?

6. Какая форма насадка обеспечивает наибольший расход при заданной величине отверстия в стенке сосуда?

7. Какой из расходомеров — сопло, диафрагма или расходомер Вентури —вызывает наибольшую потерю напора?

8. Каким изменением очертания входной части цилиндрического внешнего насадка исключается возможность появления в нем кави­тации?

9. Почему происходит сжатие струи при истечении через отвер­стие с острой кромкой?

10. Чем отличается насадок от трубы?

Тема 4. Неустановившееся движение

Рабочая программа

Различные случаи неустановившегося течения, встречающиеся в технической практике. Процесс опорожнения сосудов призмати­ческой и непризматической форм. Равномерное неустановившееся движение в трубопроводе; инерционный напор; влияние нестационарности движения на работу трения. Гидравлический удар; реше­ние Н. Е. Жуковского; скорость распространения упругой деформа­ции вдоль трубопровода, наполненного жидкостью; прямой и отра­женный удар; способы снижения ударного давления.