Воронкообразование при истечении жидкости

При опорожнении резервуаров через донные отверстия (особенно при малых напорах) над отверстиями могут возникать воронки, создаваемые вращением жидкости вокруг оси, проходящей через центр сливного отверстия. В некоторых случаях воздушная полость (ядро) воронки пронизывает всю толщу жидкости, проникая в сливное отверстие (так называемая интенсивная воронка); при этом уменьшается рабочая площадь отверстия и снижается его пропускная способность.

Самопроизвольное воронкообразование. Критический напор , при котором происходит прорыв воздушного ядра воронки в донное отверстие, можно определить по формуле Р. Г. Перельмана:

, (6.10)

где - диаметр отверстия;

- средняя скорость истечения в сжатом сечении струи (примерно на 0,5 d ниже плоскости отверстия).

Вихревые воронки. В результате асимметричного подвода жидкости к отверстию (когда ось подходящего к отверстию потока не проходит через центр этого отверстия) при наличии в жидкости вихревых шнуров преобладающего направления вращения (при обтекании какого-либо препятствия), а также в некоторых других случаях возникают вихревые воронки. Коэффициент расхода донного отверстия с острой кромкой при нали­чии вихревой воронки определяется по формуле:

, (6.11)

где - интенсивность воронкообразования:

, (6.12)

где - расстояние в плане от центра отверстия до оси подходящего потока по нормали к последней;

- тангенциальная скорость на радиусе вращения (значения и определяются условиями подхода жидкости к сливному отверстию);

- напор;

- диаметр сливного отверстия.

Формула (6.11) справедлива для .