Механика \ Гидромеханика

Истечение жидкости через отверстия и насадки: Методические указания по выполнению лабораторной работы, страница 3

Эффект Коанда заключается в отклонении струи от нормальной траектории в направлении близлежащей твердой границы пространства и поясняется рис.3.

Подпись: Рис.3. Схема, поясняющая эффект Коанда Если к струе приближать твердую стенку (например, пластину), то имеющийся между ними воздух частично уносится струей жидкости, т.е. в зазоре D увеличивается скоростной напор, а следовательно, понижается давление. Вследствие разности абсолютных давлений струя отклоняется в сторону стенки.

Этот эффект часто используется в струйной технике.

Инверсией струи называется процесс плавной трансформации формы поперечного сечения струи, вытекающей из отверстий полигональной (многоугольной) формы. На рис.4 это показано на примере струи из треугольного отверстия.

Трансформация формы струи объясняется различной скоростью входа струек жидкости по углам и граням отверстия, действием сил поверхностного натяжения, стремящихся придать струе круглую форму, и противодействующих этому инерционных сил.

Практическое применение процессу инверсии струи пока не найдено, однако, вследствие своей зрелищности, это явление иногда применяется в фонтанных устройствах.

Рис.4. Инверсия струи из треугольного отверстия до ее разрушения

2.Экспериментальная часть

2.1. Лабораторная установка

Конструкция установки (рис.5) включает напорный коллектор 1 с комплектом струеформирующих головок 2, имитирующих истечение через отверстия различной формы (круглое, призматическое, треугольное и др.) и насадки (цилиндрические, конические, коноидальные и др.). Поперечный размер коллектора на порядок больше размера отверстий, что позволяет получить совершенное сжатие струи. Необходимый напор Н в коллекторе регулируется вентилем 3 и регистрируется пьезометром 4. Траекторию и дальность полета струи можно регулировать углом a наклона коллектора относительно горизонтальной плоскости, который определяется по угломеру 5. Вода сливается по желобу 6 в бачок 7, шарнирно прикрепленный к основному баку 8. Приращение уровня в бачке определяется переносным пьезометром 9.

2.2. Порядок выполнения опытов

При закрытом вентиле 3 слить воду из бачка 7, ввернуть в резьбовое отверстие коллектора головку с круглым отверстием и закрепить коллектор под желаемым углом наклона a в пределах 10...70^о. измерить вылет головки . Открыть вентиль 3 так, чтобы дальность полета струи вдоль оси Х была 30...40 см. При помощи переносного пьезометра определить приращение уровня воды в бачке 7 за время 30...120 с. Возможно измерение объема вытекшей воды непосредственным измерением при помощи отдельной наборной и мерной емкостей. Одновременно с выполнением этих замеров зафиксировать показание пьезометра 4 и определить дальность полета струи (Х) по горизонтальной шкале на баке 8. Изменять дальность полета струи при помощи вентиля 3, повторить опыты при Х»50...60 см и »70...80 см. Все результаты внести в табл.2.

Опыты с исследуемым насадком (тип насадка задается преподавателем) проводятся аналогично, а полученные результаты сравниваются после обработки экспериментальных данных.

Эффект Коанда демонстрируется с участием преподавателя. При исследовании отверстий с полигональной формой надо визуально убедиться в существовании процесса инверсии струи.