СТРУИ, НАСТИЛАЮЩИЕСЯ НА ПЛОСКОСТЬ
Струя, направленная на плоскость, растекается по ней и настилается на нее.
При угле между плоскостью и осью струи а = 90° растекание струи происходит равномерно во все стороны. С уменьшением угла а до 45° большая часть струи будет направлена в сторону более плавного поворота, а при а = 22°30' вся струя течет только в одну сторону. Это явление растекания струи, направленной на плоскость, изображено на рис. IX. 13.
Если струя направлена вдоль плоскости, т. е. если угол а = 0°, а кромка насадка соприкасается с плоскостью, то струя будет настилаться на плоскость. Такие струи называются полуограниченными. Дальнобойность полуограниченной струи больше, чем свободной, поскольку размывание струи в этом случае происходит не по всему внешнему контуру, а только в той его части, которая взаимодействует с окружающим воздухом. Тормозящее действие плоскости, по которой течет струя, оказывается незначительным по сравнению с тормозящим действием окружающего воздуха. Пограничный слой со стороны плоскости имеет незначительную толщину, с внешней же стороны он быстро разрастается и оказывается примерно таким же, как у свободной струи.
Расчет круглой струи, направленной вдоль плоскости, для случаев, когда кромка насадка соприкасается с плоскостью, с достаточной для практики точностью можно вести по формулам свободной струи, если вводить в них вместо начального радиуса насадка R0 величину RoV
Для плоской полуограниченной струи также можно пользоваться формулами свободной плоской струи, вводя в них вместо полуширины струи В0 полную ее ширину 2В0.
Если струя выпущена под углом а = 40...45° к плоскости, но кромка насадка соприкасается с ней, то оказывается, что и в этом случае струя будет настилаться или, как еще говорят, «налипать» на плоскость. В зоне соприкосновения кромки насадка с плоскостью питание струи окружающим воздухом будет затруднено. Имевшийся в этой зоне ограниченный объем воздуха быстро окажется израсходованным, и статическое давление в этом объеме сделается отрицательным. В результате этого струя прижмется к плоскости и, настилаясь («налипая») на нее, будет распространяться как полуограниченная струя.
Струя будет отрываться от плоскости, если угол а станет более 45°; если насадок отодвинут от края плоскости и между ними имеется разрыв, через который может поступать воздух для питания струи, то она не будет «налипать» на плоскость.
На рис. IX. 14 приведены профили скоростей струи, вытекающей из прямоугольного отверстия при угле а=0° и а=—30°. Максимальные скорости на равных относительных расстояниях в этих двух случаях оказываются почти одинаковыми, а угол одностороннего бокового расширения струи во втором случае значительно больше.
|
Рис. IX. 13. Профили скоростей струи А — при угле между осью струи и плоскостью а=22°30'; б — то же, а=45° |
Неизотермические струи, настилающиеся на горизонтальные плоскости, при определенных условиях будут отрываться от них. Отрыв холодной струи от плоскости потолка или теплой струи от плоскости пола объясняется действием архимедовых сил. Место отрыва струи от плоскости зависит от соотношения сил архимедовых, инерционных и вязкости.
|
Рис. IX 14. Профили скоростей струи А — при угле между осью струи и плоскостью а=0°; б — то же, а=—30° |
Опыты, проведенные М. Ф. Бромлеем с нагретой струей, показали, что отрыв ее от плоскости при различных скоростях истечения из насадка в диапазоне значений критерия Рейнольдса от 3100 до 19 000 и критерия Архимеда От 0,0023 до 0,054 происходит на различных относительных расстояниях. При Аг —р ~ — от 0,0023 до 0,0097 струя не
Vі т
Отрывается от плоскости на протяжении xld0 = 22 ... 25, при Аг от 0,0127 до 0,0207 отрыв струи происходит на расстоянии л'/й0 = 6... 7, а при Аг = = 0,054 струя вообще не настилается на плоскость и отрывается от нее в непосредственной близости от насадка. В последнем случае истечение струи из насадка характеризуется наименьшим из всех экспериментальных значений критерия Рейнольдса (Re=3100) и, следовательно, влияние инерционных сил в этом случае также было наименьшим.
Заметное влияние на отрыв (отлипание) неизотермической струи от плоскости оказывает высота положения кромки насадка относительно плоскости. Если насадок смещен по вертикали от плоскости так, что между ними образуется разрыв, то отлипание наступает на меньшем относительном расстоянии.
