Caracteristicile unui jet liber inundat
Cel mai simplu flux de jet este un flux liber inundat. care curge într-un mediu de aceeași densitate. Caracteristicile unui jet liber inundat sunt descrise cel mai mult în lucrarea lui GN Abramovici. Jetul. care curge din duză într-un mediu cu aceeași densitate (Figura 3.1), are două regiuni caracteristice, care diferă în structura fluxului: principala și cea principală.
Fig. 3.1. Schema de jet liber inundat
Uneori, un loc de tranziție este, de asemenea, izolat. În secțiunea inițială a jetului (care coincide cu secțiunea transversală a duzei), profilul vitezelor de curgere u0 este aproape de uniform. În secțiunea inițială, miezul vitezelor constante este reținut, a cărui lățime scade liniar față de dimensiunea diametrului interior al duzelor la zero. În afara limitei secțiunii de viteze constante, vitezele de curgere și scăderea naturală atât către periferia debitului, cât și pe lungimea jetului. Profilul de viteză la secțiunea inițială variază în funcție de legile stratului de graniță considerat de o secțiune specială a hidrodinamicii.
În partea principală a jetului, apare o picătură de viteză de-a lungul axei jetului uT și de-a lungul secțiunii u. Lungimea segmentului inițial XH este dată de:
unde R0 este raza internă a duzei în secțiunea de ieșire, m; a este coeficientul structurii jetului; pentru jeturile simetrice axiale a ≈ 0,08.
Schimbarea vitezei de-a lungul axei jetului, u, în secțiunea principală pentru un jet axialometric, este determinată de dependența:
unde x este distanța față de secțiunea inițială a jetului, m.
Profilul vitezei transversale din partea principală a jetului are o formă apropiată de curba Gaussiană.
Viteza u la un punct de curgere arbitrar în partea principală a jetului este determinată de dependența:
unde r este distanța de-a lungul normalului de la axa până la punctul considerat, m.
Deoarece viteza u scade asimptotic de-a lungul secțiunii transversale a jetului, limita jetului este stabilită arbitrar: o linie este luată dincolo de limita la care valoarea vitezei u este 1% din viteza pe axa um. Un flux liber inundat se extinde în conformitate cu o lege liniară:
unde # 945; - jumătate din unghiul jetului de expansiune.
Raza jetului R din secțiunea principală este determinată de dependența:
Dependințele de mai sus descriu întregul câmp de curgere din partea principală a unui jet liber inundat.
schimbare intensă a vitezei cu jet, atât în jurul axei sale și secțiunea transversală, în conformitate cu (3.2) și (3.3) se datorează implicării unor volume mari de jet de fluid din mediul înconjurător. Această situație provoacă jet de frânare intensă. Pierderile de energie în hw stpye liber scufundată definit prin următoarea expresie:
unde v0 și v sunt vitezele medii ale jetului în secțiunea inițială și în secțiunile transversale luate în considerare; # 945; 0 și # 945; - Coeficienții Coriolis (reflectând gradul de inegalitate a vitezelor de-a lungul secțiunii transversale), respectiv în aceleași secțiuni.
unde - suprafața secțiunii transversale a jetului, m 2.
Viteza medie v într-o secțiune transversală arbitrară a unui jet inundat poate fi obținută din dependențele (3.2), (3.3) și 3.5):
Înlocuind expresia pentru v (3.8) în (3.7), obținem:
Dependențele (3.8) și (3.9) sunt valabile pentru secțiunile părții principale a jetului, adică,
Astfel, folosind dependențele (3.8) și (3.9), putem determina pierderile de energie în orice secțiune a părții principale a jetului de la (3.7)
O analiză a dependențelor obținute arată că pierderile de energie din acest jet inundat sunt foarte intense. Prin urmare, în dispozitivele de eroziune subacvatică - monitoarele hidraulice, eroziunea solului se efectuează de obicei în imediata vecinătate a duzelor.
Pentru a efectua eroziunea solului subacvatic în cantități mari și la distanțe suficient de mari din duza trebuie să se aplice pentru a pretinde jet de apă, cu costuri mari, și, uneori, -. Și presiuni ridicate înainte de ambalare.
Astfel, pentru spălarea de șanțuri subacvatice pentru conducte submarine Hidromonitoare ouătoare subacvatice aplicat costurilor de ordinul a 300 m3 / h, folosind unități de pompare dredge.
jeturile inundate libere sunt, de asemenea, utilizate în industria minieră de foraj. De exemplu, în activitatea Institutului de Stat de minerit și materii prime chimice GIGHS timp de mai mulți ani a făcut o gaură de sondă rocă experimentală fosfat miniere în cariere de plante Kingisepp „Fosforit“ la adâncimi de până la 20 și până la 43 m. Am folosit monitoare speciale de foraj. de spray la o rată de până la 300m3 / oră la o presiune de până la 10 MPa. Pentru a face acest lucru, utilizați mina de construcții pompe centrifuge de tip CNS energie electrică de până la 1000 kW. Cu un astfel de flux de apă și jeturi de apă sub presiune, având o viteză inițială de 100 m / s la diametrul interior duzei până la 30 mm, reține suficientă energie cinetică pentru a rupe roca, la o distanță destul de mare. Când miniere roca de fosfat, care este cimentat cu diametre de rocă camere miniere depășesc 10 m.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: