Предмет гидравлика и основные физические свойства жидкости. Основные физические свойства жидкости. Понятие об идеальной жидкости, страница 20

Рис. 1.70. Схема отверстий.

3. Полное сжатие – когда струя получает сжатие по всему периметру, и не полное, когда струя с некоторых сторон не испытывает сжатия.

Полное сжатие разделяют на:

а) совершенное;

б) несовершенное.

Если границы сжатия отверстия удалены достаточно и стенки не влияют на истечение – совершенное сжатие.

Если же отверстие близко от стенки или поверхности – это отверстие с несовершенным сжатием.

Для круглого отверстия (рис. 1.71.), а для прямоугольного сечения и .

Рис. 1.71 Схема истечения через отверстие.

Коэффициент сжатия струи определим по формуле:

, (118)

где, - площадь сечения отверстия;

- площадь сжатого сечения.

Для небольших размеров отверстия .

Коэффициент сжатия - имеет большее значение для несовершенного и неполного сжатия, меньшее для совершенного и полного сжатия.

Инверсия струи.

При истечении струи из круглого отверстия, квадратного или треугольного - струя не сохраняет его форму, и вследствие действия сил поверхностного натяжения постепенно деформируется. Это изменение формы и есть инверсия струи. Исходя из этого - для различных форм отверстий можно принимать одинаковым.

Истечение жидкости через малые отверстия в тонкой стенке.

Гидравлически тонкая стенка – это острые края, не влияющие на форму струи. При истечении жидкости через отверстие, траектории частиц в отверстии непараллельные.

Рис. 1.72. Схема истечения.

Благодаря криволинейному движению, давление по сечению увеличивается от краев к центру, а скорости наоборот уменьшаются.

Составим уравнение Бернулли для потока (рис. 1.72.), сравнивая сечения , , , при этом - проходит через центр тяжести сечения;

где, - скорость в сечении отверстия;

- скорость в сжатом сечении;

, - давление в сечении;

- потери напора (местные в данном случае).

Если , то (местные потери).

Обозначим через полный напор

;

Тогда,

Из полученного выражения определим среднюю скорость в сжатом сечении (формула Торичелли):

, (119) где, - коэффициент скорости для круглого отверстия в тонких стенках, = 0,970,98.

Определим расход ,

. (120)

Введя понятие коэффициент расхода - получаем:

. (121)

Для малых отверстий .

Затопленное отверстие (истечение под уровень).

При истечении из отверстия в тонкой стенке под уровень образуется сжатое сечение С-С, в котором гидродинамическое давление подчиняется гидростатическому закону, следовательно, можно написать уравнение Бернулли для сечений (рис. 1.73.).

Для плоскости сравнения 0-0 получаем:

;