Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


ќсновные положени€




Ћабораторные работы є 16а, 16б

 

»зучение затопленной свободной турбулентной струи

ќсновные положени€

“урбулентна€ стру€ называетс€ свободной и затопленной, если она распростран€етс€ в безграничном пространстве, заполненном неподвижной средой с теми же физическими свойствами, что и вещество среды (рис. I).

 

 

–ис. I. —хема свободной затопленной турбулентной струи

 

Ќа выходе из сопла частицы струи имеют одинаковую скоростьї направленную вдоль оси струи. ѕо мере удалени€ от сопла стру€ вовлекает в свое движение ранее неподвижные массы окружающей жидкости. ¬близи границы струи возникает турбулентный погранич≠ный слой, толщина которого по направлению распространени€ струи увеличиваетс€ за счет расширени€ самой струи и уменьшени€ €дра, в котором частицы жидкости имеют скорость истечени€ uо. ¬ пограничном слое за счет турбулентного перемешивани€ и подсоса внеш≠ней жидкости продольна€ скорость частиц струи и. уменьшаетс€, и по€вл€етс€ поперечна€ составл€юща€ скорости V. ¬ пределах пограничного сло€ продольна€ составл€юща€ скорости уменьшаетс€ от u0 на границе с €дром до 0 на границе струи. ѕоперечна€ ско≠рость на границе струи не равна 0, т.к. через границу происходит подсос окружающей годности. ќднако везде, кроме области вблизи самой границы струи, поперечна€ скорость мала по сравнению с продольной. ¬ дальнейшем под скоростью струи в данной точке бу≠дем подразумевать продольную составл€ющую скорости u.

¬ некотором сечении струи, называемом переходным, невозмущЄнное €дро потока исчезает. ”часток струи, расположенный между


 

срезом сопла и переходным сечением, называетс€ начальным. ”часток струи, следующий за начальным, называетс€ основным. ¬ основном участке струи происходит уменьшение скорости на оси струи um. (максимальной в данном сечении) и тем больше, чем дальше находитс€ сечение от среза сопла, в то врем€ как в пределах всего началь≠ного участка скорость на оси um = u0.

Ќа основании экспериментального исследовани€ установлено:

1) ѕрофиль скорости в основном участке струи - универсальный, это
значит, что если в двух сечени€х струи выбрать точки, отсто€щие
от оси струи на рассто€нии y1 и y2, причем

/I/
то,,

 

где , - ширина струи, а , - скорости на оси струи в сечени€х I и 2.

 

2) √раницы струи пр€молинейны. ¬ пределах основного участка поток жидкости ведЄт себ€ так, как будто стру€ создана точечным турбулентным источником, помещЄнным в месте пересечени€ границ струи / в полюсе струи / (рис.I). ƒл€ круглой струи полюс представл€ет из себ€ точку, дл€ плоской Ц линию. “огда ширина струи

/2/
,

где x Ц рассто€ние вдоль струи, отсчитываемое от полюса,

k Ц посто€нна€. “огда, из /1/ и /2/ следует, что

/3/
, если

 

/4/
—ледовательно, .

Ћинии разных скоростей /изотахи/ представл€ет из себ€ пр€мые линии, выход€щии из полюса. ¬ыберем значени€ yt в каждом сечении, дл€ которого u(yt)=tum1, - некоторое произвольное число. “огда в двух сечени€ согласно /1/

 
 
/5/

 

 


«начит отношение скорости u1 u2, в любых точках этих сечений к осевой из /1/ и /5/:

/6/
, если

ѕоэтому, если построить график зависимости от (чаще всего t=1/2),

то дл€ любого сечени€ в пределах нового участка профили скорости будут укладыватьс€ на одну кривую.

“акое построение €вл€етс€ доказательством универсальности профил€

 

3). ƒавление в струе посто€нное и равно давлению в окружающей среде.

“огда из теоремы импульсов следует посто€нство количества движени€ струи в любом сечении. Ќа основание этого можно доказать [I], что в пределах основного участка дл€ круглой струи

/7/
,

дл€ плоской струи.

 

 

Ќа основании этих фактов можно считать, что в основном участке плоской и круглой турбулентной струи поток создан источником, расположенном в полюсе струи. «акономерности развити€ течени€ в основном участке можно найти из решени€ задачи о турбулентном истечении жидкости из источника, представл€ющего из себ€ точку (кругла€ стру€) или линию (плоска€).

ќбе задачи решены на основании полуэмпирической теории турбулентности и уравнений пограничного сло€ с учЄтом универсальности скорости /4/ и измерени€ осевой скорости /7/. ƒл€ напр€жени€ турбулентного трени€ примен€етс€ формула ѕрандтл€.

 

 
 
/8/

 

где ρ Ц плотность жидкости. ƒл€ пути смещени€ l предполагаетс€ линейна€ зависимость

. ѕосто€нна€ с €вл€етс€ единственной эмпирической величиной теории, определ€емой из опыта. ¬ дальнейшем удобно использовать другую посто€нную

.

 

ѕосто€нна€ a называетс€ коэффициентом струи. ѕри обычных услови€х дл€ круглой струи , дл€ плоской .

 

/9/
”ниверсальный профиль дл€ безразмерной скорости круглой струи из решени€ имеет вид

,

 


”ниверсальный профиль скорости [2]

дл€ круглой струи

“аблица 1

0.0 0,2 0,4 0,5 0,6 0,8 1.0
3,40 1,99 1,45 1,25 1,01 0,59 0,00

 

 

»з решени€ также следует, что < 0.5a в пределах струи.

ѕоэтому продольна€ составл€юща€ скорости существенно больше поперечной составл€ющей скорости v везде, кроме области вблизи границы струи. ≈сли β Ц угол наклона изотахи к оси струи, дл€ точек которой = t, то

/10/

ќтсюда угол раскрыти€ круглой струи (на границе струи u=0)

/11/

»спользу€ /9/, можно получить [I] значение константы в /7/.

/12/
ƒл€ круглой струи ,

где Ro-радиус сопла. ≈сли S-рассто€ние до данного сечени€ струи от среза сопла, то

, / - рассто€ние от полюса до среза сопла/, (рис.I). “огда,

/13/

где - посто€нна€, определ€юща€ положение полюса. «начение этой посто€нной также как и значение a определ€етс€ из опыта.

ќбычно значение B наход€т из услови€, что угол раскрыти€ струи α в начальном и основном участке струи совпадают /как это показано на рис.I/. »з этого следует, что граница струи, истекающей из полюса, проходит через кромки сопла:

при / s=0 /. “огда

/14/

или . ƒл€ круглой струи =3.4, B=0.29

 


ƒл€ этого значени€ B положение полюса

 
 
/15/


положение переходного сечени€ получим из /12/, если положить

/16/
;

ѕо формулам /11/,/13/,/15/,/16/ при B=0.29, производ€т приближЄнный расчЄт круглой свободной затопленной турбулентной струи.

 

÷ель работы

 

  1. ”бедитьс€ в универсальности профил€ скоростей в основном участке струи.
  2. ќпределить коэффициент структуры струи a и полюсное рассто€ние

 

ќписание лабораторной установки

 

”становка состоит из центробежного вентил€тора 1 со всасывающим

3 и нагнетательным 4 трубопроводами /рис.2/. —тру€ образуетс€ при истечении из профилированного сопла 5 с диаметром с диаметром выходного отверсти€ 60 мм.

ƒл€ выравнивани€ профил€ скорости перед соплом внутри напорного трубопровода установлена набивка из медных трубок небольшого диаметра. »змерение скорости производитс€ с помощью трубки ѕрандтл€ 6, укреплЄнной на координатнике 7, и микроманометре ћћЌ 8.

— помощью координатника 7 можно фиксировать положение трубки ѕрандтл€

в трЄх измерени€х /рис. 2./. ѕрофиль скорости измер€етс€ с помощью перемещени€ трубки в вертикальной плоскости вдоль оси . ¬следствие симметрии струи, эти измерени€ можно проводить в любой плоскости, проход€щей через ось струи.

ѕеремеща€ координатник вдоль оси переходим от одного сечени€ к другому.

 оординату не мен€ют во времени измерений, перемеща€ трубку только в вертикальной плоскости, проход€щей через ось струи.

 


 

–ис. 2. —хема установки:

1 Ц вентил€тор, 2 Ц электродвигатель, 3 Ц всасывающий трубопровод, 4 Ц нагнетательный трубопровод, 7 Ц сопло, 8 Ц микроманометр, 9 Ц крышка, 10 Ц резиновые трубки.

 





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-05-06; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 645 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

„еловек, которым вам суждено стать Ц это только тот человек, которым вы сами решите стать. © –альф ”олдо Ёмерсон
==> читать все изречени€...

2078 - | 1932 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.033 с.