Истечение жидкости через отверстия

В технике большое практическое значение имеют вопросы истечения жидкости через отверстия и короткие патрубки, называемые насадками. В одних случаях отверстие служит для пропуска и измерения расхода жидкости. В других – для создания компактных и дальнобойных струй. Отверстия форсунок обеспечивают распыливание жидкостей.

В теории истечения различают:

× малые отверстия – отверстия, размеры которых значительно меньше глубины погружения их центров тяжести под свободной поверхностью жидкости. Напоры для всех точек таких отверстий считают одинаковыми, равными напорам в центрах тяжести отверстий;

× отверстия в тонких стенках – отверстия с фасками или заостренными кромками в стенках, толщины которых не влияют на условия истечений и формы струй;

× отверстия в толстых стенках – отверстия в стенках, толщины которых превышают утроенный линейный размер отверстия. При истечении жидкости через них струи сначала сужаются, а затем, расширяясь в пределах самих отверстий, заполняют полностью их поперечные сечения;

× отверстия с совершенным и полным сжатием – отверстия, к которым жидкость движется со всех сторон по плавно изменяющимся траекториям. Крайние струйки придают вытекающей струе коноидальную форму, в результате чего происходит сжатие ее со всех сторон и деформация под действием сил поверхностного натяжения. Отверстие при этом должно располагаться на расстоянии, большем утроенного его диаметра от стенки, расположенной перпендикулярно плоскости отверстия. Наибольшее сжатие струи наблюдается на расстоянии, приблизительно равном половине диаметра отверстия;

× отверстия с несовершенным сжатием – отверстия, расположенные вблизи стенок, которые оказывают влияние на сжатие струи.

Струи, которые при истечении не смешиваются с окружающей средой, называют свободными. Они, как правило, сохраняют свою форму на значительном расстоянии от отверстия.

Струи, которые при истечении смешиваются с окружающей средой, называют затопленными. Они вовлекают в движение окружающую их жидкость и быстро растворяются в ней.