БНБ "БСЭ" (95279) - Photogallery - Естественные науки - Математика - Технология
|
СтруяОпределение "Струя" в Большой Советской Энциклопедии
Аналогичная классификация проводится и для среды, в которой течёт Струя В зависимости от направления скорости течения газа (жидкости) в окружающей среде различают Струя, вытекающие в спутный (направленный в ту же сторону), встречный и сносящий поток (например, Струя жидкости, вытекающая из трубы в реку и направленная, соответственно, по течению, против течения и под углом к скорости течения реки). Струя, вытекающая в бассейн, — пример Струя, вытекающей в неподвижную среду. Если состав жидкости (газа) в Струя и окружающей её неподвижной среде идентичен, Струя называется затопленной (например, Струя воздуха, вытекающая в неподвижную атмосферу). Струя называется свободной, если она вытекает в среду, не имеющую ограничивающих поверхностей, полуограниченной, если она течёт вдоль плоской стенки, стеснённой, если вытекает в среду, ограниченную твёрдыми стенками (например, Струя, вытекающая в трубу, большего диаметра, чем диаметр сопла). Особо рассматриваются Струя, обтекающие препятствия. В соответствии с физическими особенностями вещества Струя и внешней среды различают Струя смешивающиеся (Струя газа, вытекающая в воздух) и несмешивающиеся (Струя воды, вытекающая в атмосферу). Поверхность несмешивающейся Струя неустойчива, и на некотором расстоянии от среза сопла Струя распадается на капли. Дальнобойность такой Струя — расстояние, на котором она сохраняется монолитной, зависит от физических свойств её вещества и уровня начальных возмущений в сопле. Для увеличения дальнобойности Струя воды пожарного брандспойта внутренняя поверхность сопла профилируют и тщательно шлифуют. У Струя боевых огнемётов, кроме того, в жидкость добавляют специальные присадки для увеличения коэффициента поверхностного натяжения. Для уменьшения дальнобойности Струя, вытекающей из форсунок, её турбулизуют, закручивают, а иногда предварительно смешивают с газом. В случае, когда вещество Струя способно смешиваться с веществом внешней среды, на её поверхности образуется монотонно расширяющаяся вдоль Струя область вязкого перемешивания — струйный пограничный слой. В зависимости от режима течения в слое перемешивания различают Струя ламинарные или турбулентные. Струя из сопла реактивного двигателя летящего самолёта — пример турбулентной сверхзвуковой Струя, вытекающей в спутный поток, который в зависимости от скорости полёта самолёта может быть дозвуковым или сверхзвуковым. В дозвуковой турбулентной Струя статическое давление в любой точке Струя постоянно и равно давлению в окружающем пространстве. Такие Струя называются изобарическими, широко распространены в различных технических системах (вентиляционные установки, промышленные печи и т. п.). На срезе сопла спутной изобарической Струя (сечение АА, рис. 1) скорость течения vo отличается от скорости спутного потока vн. На границе Струя и внешнего потока образуется пограничный слой Т, состоящий из газа Струя и увлечённого ею газа внешней среды. Расход газа в Струя, ограниченной размером b, по мере удаления от среза сопла монотонно увеличивается, но суммарное количество движения газа, определённое по избыточной скорости, остаётся неизменным. В начальном участке Струя при х < хн расширяющийся пограничный слой ещё не достигает оси течения; скорость v вблизи оси постоянна и равна скорости на срезе сопла. В переходном участке Струя хн < х £ хп вязкое перемешивание распространяется на весь объём Струя, скорость течения на оси уменьшается, но профили скоростей ещё не устанавливаются. В основном участке Струя (х > хп) скорость течения на оси продолжает уменьшаться, а профили относительной скорости Dv /Dvm = f (y/b) становятся неизменными (автомодельными) (Dv = v —vv н,Dvm = vm—vvн — избыточные скорости в рассматриваемой точке течения и на оси Струя). Уширение Струя на основном участке так же, как и расширение пограничного слоя в начальном участке турбулентной Струя, пропорционально среднему значению степени турбулентности течения (С — константа), то есть зависит от разницы скорости на оси Струя и скорости внешнего потока. Аналогичные зависимости характеризуют изменения температуры и концентрации компонентов газа в случае, если они различны у газа Струя и внешней среды.
Качественно аналогична, хотя и более сложна, сверхзвуковая турбулентная нерасчётная Струя. Сюда относятся Струя, вытекающие из сверхзвуковых сопел реактивных и ракетных двигателей, газовых и паровых турбин и т. п. Начальный газодинамический участок нерасчётной сверхзвуковой Струя (первая «бочка», рис. 2) х £ хнг определяется как расстояние от среза сопла до пересечения ударных волн 2 с границей Струя Геометрические размеры и структура этого участка зависят от нерасчётности Струя n = pa /рн (где ра — давление в Струя на срезе сопла, рн — давление в окружающей среде), чисел Маха на срезе сопла Ma и в окружающей среде Мн и физических характеристик газа Струя и внешней среды. Возникающий на границе Струя слой вязкого перемешивания достигает оси Струя на расстоянии хнв. Далее после переходного участка хп, в котором затухают волны давления и устанавливаются автомодельные профили скорости, температуры и концентрации, Струя становится изобарической. В случае сверхзвукового течения в спутном потоке (Мн > 1) перед Струя образуется ударная волна 1. Рассмотренные схемы Струя отличаются от действительного течения, которое значительно сложнее, однако на их основе удаётся создать методики расчёта, позволяющие с достаточной точностью определить поля скоростей, температуры и концентрации в Струя и окружающей среде. Решение этой задачи необходимо для определения количества вещества, захватываемого (эжектируемого) Струя из внешней среды, расчётов силового и теплового взаимодействия Струя с поверхностью, расположенной на заданном расстоянии от среза сопла, излучения Струя и для ряда др. задач.
Статья про "Струя" в Большой Советской Энциклопедии была прочитана 559 раз |
TOP 20
|
|||||||||||