ений до швидкісному напору за місцевим опором.
Слід зазначити, що при турбулентному режимі руху рідини величина коефіцієнта місцевого опору? постійна.
При ламінарному режимі руху на місцеві втрати напору впливає не тільки характер опору, але і в'язкість рідини. А.Д. Альтшуль запропонував визначати коефіцієнт місцевого опору за такою формулою, що застосовується як при ламінарному, так і при турбулентному режимі:
? =А/R е +? т,
Де А - коефіцієнт, залежить від виду місцевого опору;
? т - коефіцієнт місцевого опору при турбулентному режимі.
У деяких випадках втрати напору в місцевих опорах h м (в пожежних гідрантах, колонках, водоміри і д.р.) визначають за формулою
h м=SQ 2,
аналогічною формулою (4), в якій середня швидкість? виражена через витрата Q, а постійна величина?/2 g? 2 - через опір S.
Питання №6
Як пов'язані між собою коефіцієнти опору, стиску, швидкості і витрати? Поясніть фізичний зміст цих коефіцієнтів.
На практиці часто зустрічаються процеси, пов'язані із закінченням рідини через отвори різних форм і розмірів: насадки пожежних стволів і гідромоніторів, форсунки в системах подачі палива, труби малої довжини при наповненні і спорожненні резервуарів тощо основним питанням при цьому є визначення швидкості і витрати витікаючої рідини.
Розглянемо випадок усталеного витікання рідини через круглий отвір діаметром d у вертикальній тонкій стінці судини при постійному натиску H (рис.5). Гідравлічний сенс терміну тонка стінка полягає в тому, що краю отвору мають таку гостру кромку, яка виключає вплив товщини стінки на форму струменя. У цьому випадку є тільки місцеві втрати напору, аналогічні втрат при раптовому звуженні потоку. Крім того, будемо вважати отвір досить малим, тобто d lt; 0.1H, в якому всі точки отвори знаходяться приблизний?? про на однаковій глибині від вільної поверхні рідини і швидкості руху по всьому перетину будуть також однаковими.
На підході рідини до отвору траєкторії рухаються часток мають криволінійну форму, при цьому в струмені виникають відцентрові сили, під дією яких струмінь звужується, досягаючи найменших розмірів в перетині II -II, на деякому віддаленні від площини отвору, приблизно на відстані, рівному 0,5d. У стиснутому перерізі всі елементарні цівки стають паралельними.
Рис. 5 Схема витікання рідини з отвору в тонкій стінці.
Ступінь стиснення струменя визначається коефіцієнтом стиснення?, рівним відношенню площі поперечного перерізу струменя в місці стиснення? c до площі перетину отвору?.
? =? c /?.
Стиснення струменя називають повним, якщо воно відбувається по всьому периметру отвору, тобто з усіх боків витікає струменя. Якщо стиснення спостерігається не по всьому периметру живого перерізу, то воно буде неповним. Стиснення називається досконалим, якщо поблизу отвору немає дна, стінок або вільної поверхні рідини, що впливають на характер витікання. Досконале стиск спостерігається лише в тих випадках, коли відстань від стінок до отвору більше потроєного діаметра отвору. Якщо дані умови не дотримуються від отвір на меншій відстані від бічних стінок, стиснення називають недосконалим.
Для визначення швидкості витікання рідини з отвору запишемо рівняння Бернуллі для перерізів II і II-II, в яких протягом рідини можна вважати плавноізменяющімся, відносно горизонтальної площини порівняння 0-0, проходить через центр тяжіння стисненого перетину струменя
z 1 + p 1 /? g +? 1 лютому/2g=z 2 + p 2 /? G +? 2 лютого/2g + h.
Втрати напору між перетинами II і II-II визначаються за формулою Вейсбаха:
h =? 0? 2 лютого/2g,
де? 0 - коефіцієнт опору отвори.
Враховуючи, що швидкість? 1 можна вважати рівною нулю, а тиск на вільній поверхні і в стиснутому перерізі дорівнює атмосферному, рівняння Бернуллі перепишемо у такому вигляді:
Звідси швидкість витікання дорівнює:
де?- Коефіцієнт швидкості, рівний
? =1 /? 1 +? 0.
Витрата рідини, яка витікає з отвору, дорівнює добутку швидкості витікання на площу струменя в стиснутому перерізі
Q =? 2? c.
Підставляючи в цю формулу значення? c і? 2 отримаємо
Q =? ? ? ? 2g H
