Водоворотная область

Подпертый гидравлический прыжок (рис. 21.5), так же как и совершенный, имеет хорошо развитый поверхностный валец, но он подпирается с низовой стороны стенкой или выступом дна. При этом прыжок не может свободно развиться в длину. Длина подпертого гидравлического прыжка меньше, чем совершенного. Линии тока в придонной поступательно движущейся части искривляются вблизи входа на уступ. Непосредственно перед стенкой или уступом образуется придонная водоворотная область (придонный валец). Скорости и интенсивность вращения этого вальца меньше, чем в поверхностном вальце подпертого гидравлического прыжка. [c.97]

Верхняя зона — поверхностная, которую называют водоворотной областью, или вальцом. Эта часть потока сильно насыщена воздухом (аэрирована). Частицы жидкости в вальце находятся в сложном движении, которое происходит под действием поступательно движущейся части потока и силы тяжести. В верхней части вальца направление движения — обратное общему поступательному движению (рис. 21.11). На некотором заглублении от поверхности осредненные скорости равны нулю. Линия нулевых скоростей показана на рис. 21.11. Между вальцом и транзитной частью потока происходит постоянный обмен частицами, которые из вальца попадают в транзитную часть и уносятся вниз по течению. Но и частицы из транзитной части поступают в валец и могут находиться там в движении, пока не будут унесены транзитной частью потока. На замену им поступят другие частицы. На границе между вальцом и транзитной частью потока возникает поверхность раздела, через которую и происходит непрерывный обмен частицами, т. е. обмен количеством движения. Линия (поверхность) раздела и линия нулевых скоростей — не одно и то же. [c.100]

Гасители оказывают существенное влияние на потери энергии. Благодаря гасителям в потоке создаются дополнительные водоворотные области и поверхности (зоны) раздела с большими градиентами скоростей и интенсивным турбулентным перемешиванием. Увеличение касательных напряжений приводит к более интенсивной диссипации энергии. Особенно заметен указанный эффект при установке прорезных гасителей, шашек, пирсов и т. п., так как по-тбк расщепляется на большое количество отдельных струй, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их частью движу-щ ейся жидкости. [c.228]

В заключение отметим следующее. Данный вопрос (о передаче механической энергии через боковую поверхность струек) может приобретать существенное практическое значение в том случае, когда при выполнении гидравлических расчетов приходится расчленять целый поток на отдельные фрагменты теми или другими продольными (по отношению к потоку) поверхностями здесь, естественно, может возникнуть потребность количественно учесть соответствующую величину йд . Кроме того, данный вопрос представляет еще интерес в том отношении, что, рассматривая его, можно дополнительно объяснять с физической (энергетической) точки зрения возникновение и существование в потоке водоворотных областей (характеризуемых возвратным течением см. 4-14). [c.180]

Переходя от рис. 4-28,а к осредненному потоку, водоворотные области показывают несколько условно - в виде, изображенном на рис. 4-28,6 штриховыми линиями здесь представлены линии тока осредненного потока, а не траектории частиц жидкости. [c.181]

Водоворотные области характеризуются возвратным течением. Эпюры осредненных скоростей дают нулевые значения продольных Скоростей и не только на стенках русла, но и на средней линии водоворотной области (см. чертеж). [c.181]

Как видно, водоворотные области, расположенные сечениями 1-1 [c.182]

Такое положение, очевидно, позволяет объяснять более полно возможность возвратного течения тяжелой реальной жидкости в районе водоворотных областей, вызванных и инерционным отрывом . [c.183]

Давление в сечении 2-2 распределяется по гидростатическому закону, поскольку здесь имеем равномерное движение, Примем, что давление по всему сечению 1-1 (по площади ad, охватывающей транзитную струю и водоворотную область) распределяется также по гидростатическому закону (2-е допущение). При этом можем написать [c.185]

Как нам представляется, достаточно надежно количественно решить вопрос об отрыве транзитной струи тяжелой реальной жидкости от стенки русла едва ли можно (в общем случае) без учета отмеченного нами энергетического принципа . Дополнительно обратим внимание на то, что на рис. 4-30, г (и на рис. 4-29, а) имеется в виду случай, когда боковой приток энергии /1д к пристенной струйке, принадлежащей водоворотной области, меньше потерь энергии в этой струйке. Следует учитывать, что при отсутствии /1д водоворотные области (см., например, рис. 4-29, а) существовать не могут. Только наличие обусловливает возможность возникновения и существования этих областей. [c.190]

На рис. 4-36 для примера показаны два случая местных потерь напора (местных сопротивлений) задвижка и поворот трубы. Эти случаи и им подобные, так же как и сужения трубы (см. 4-17), характеризуются наличием сжатого сечения С—С транзитной струи и водоворотных областей А. [c.193]

Соединение потоков (рис. 4-52). В этом случае получаем поверхность раздела а-Ь. Благодаря турбулентному перемешиванию ступенчатая эпюра скоростей, получающаяся в сечении АВ (эта эпюра на рисунке не показана), выравнивается на длине / и приобретает в сечении 2 — 2 нормальный вид. Через поверхность раздела а — Ь (в связи со сказанным в 3-16) должна передаваться удельная энергия АЕ. Между сечениями 1-1 и 2-2 могут возникать отрывы струи от стенки русла, в связи с чем будут появляться водоворотные области. [c.204]

Рассмотрим вначале общий случай — случай нецилиндрического русла. При этом будем иметь в виду (как здесь, так и всюду ниже) случай безотрывного плавно изменяющегося движения воды в русле (случай, когда водоворотные области не образуются и живые сечения принимаются плоскими). [c.272]

В потоке между сечениями 1-1 и 2-2 наблюдается поверхность раздела AB ниже этой поверхности струя (транзитная струя) резко расширяется от глубины И до глубины й" выше поверхности раздела AB имеем поверхностный валец. О самом вальце можно сказать следующее. Валец представляет собой водоворотную область, описанную в 4-14 он характеризуется весьма беспорядочным движением (см. зону А на рис. 4-27, а), которое, однако, с некоторым приближением можно привести к осредненному водоворотному движению (см. аналогичную картину на рис. 4-27, б), В отличие от [c.324]

В случае, например, трапецеидального русла возникают боковые водоворотные области, причем качественная сторона протекания воды в пределах прыжка несколько изменяется. [c.326]

В пределах прыжка, где имеется водоворотная область в виде поверхностного вальца, получается относительно большая потеря напора (см. 4-14). Поэтому удельная энергия транзитной струи в пределах прыжка резко уменьшается по течению уменьшение же удельной энергии для бурного потока [см., например, кривую Э =f(h) на рис. 8-4,6] обусловливает резкое расширение струи. [c.331]

Струя жидкости, обходя кромку а, благодаря силам инерции частиц жидкости, поступающих в насадок (см., например, частицы М), сжимается до сечения слс, затем струя расширяется и заполняет весь насадок. При этом получаем одну вальцовую (водоворотную) область А, имеющую кольцевую форму. [c.389]

Вместе с тем в этом случае уравнение Бернулли для сечения В—В (рис. 10-15) практически будет приемлемо, поскольку кавитационные пузырьки , не дойдя до сечения В —В, должны закрыться. Поэтому расход Q можно определять по (10-41) и при Н > Н (однако значение ц здесь может быть отличным от 0,82). Уравнение (10 1) потеряет силу только тогда, когда вакуум в сечении С —С сделается настолько большим, что воздух начнет прорываться снаружи в водоворотную область навстречу течению жидкости в насадке. [c.395]

Lb - длина водоворотной области [c.431]

Предполагается, что в сжатом сечении водоворотные области отсутствуют. [c.452]

Участок растекания, ограниченный сечением к - к и сечением к - к, намеченным в месте, где заканчивается водоворотная область, образующаяся в нижнем бьефе. Переход кинетической энергии в потенциальную здесь сопровождается значительной потерей напора. [c.458]

На рис. 12-31 показаны картины действительного протекания воды в колодцах, а не те условные, из рассмотрения которых выше определяли теоретические размеры do и Со- Заметим, что на рис. 12-31 водоворотные области (вальцы) изображены замкнутыми линиями тока, т. е. теми линиями тока, которые относятся к осредненному (во времени) движению (согласно модели Рейнольдса - Буссинеска). [c.477]

В случае бурного потока иногда могут возникнуть также и упомянутые выше водоворотные области, но они здесь не имеют большого значения. [c.511]

Вопрос об установлении границ водоворотных областей (в плане) в случае спокойного потока, затронутый нами на стр. 511, как мы видели, осложняется В частности, тем, что при наличии спокойного движения всегда приходится учитывать потери напора в этом случае силы трения являются соизмеримыми с силами инерции движущейся воды, и потому модель идеальной жидкости в данном случае является, как правило, неприемлемой. В случае бурного потока достаточно часто силами трения можно пренебрегать и пользоваться моделью идеальной жидкости. В связи с этим бурные потоки оказываются более доступными для их анализа. [c.512]

Решив данную систему уравнений, будем иметь возможность при заданных пограничных условиях построить для случая, когда у боковых стенок отсутствуют водоворотные области, свободную поверхность потока и найти средние скорости v в любой точке плана потока. [c.514]

Пульсации скоростей на границе раздела транзитной струи и водоворотной области наряду с интенсивными перемещениями вихрей приводят к появлению повышенных по сравнению с равномерным движением турбулентных касательных напряжений. [c.187]

Через поверхность раздела происходит обмен жидкости из транзитной струи в водоворотную область и обратно. В результате завихренные массы жидкости с границы транзитной струи проникают внутрь потока, где вращение постепенно гасится трением. [c.187]

Поворот. При изменении направления потока появляются центробежные силы, направленные от центра кривизны к внешней стенке трубы. Давление в пределах поворота у внешней стенки больше, чем у внутренней. Соответственно скорости у внешней стенки меньше, чем у внутренней. Вследствие этого вдоль боковых стенок трубы, вблизи поверхности которых скорость невелика, будет происходить движение жидкости от внешней стенки к внутренней, т. е. возникает поперечная циркуляция в потоке. В результате образуется так называемый парный (двойной) вихрь, который накладывается на поступательное движение линии тока становятся винтообразными (рис. 9.9). Происходит отрыв потока от обеих стенок, образуются водоворотные области с обратными направлениями линий тока в них у стенок трубы. Эпюра скоростей в связи с этим перестраивается. [c.193]

При протекании через отверстие диафрагмы поток суживается до площади отверстия а>о, за отверстием образуется транзитная струя, которая сначала испытывает сжатие, а затем расширяется до размеров сечения трубы. Происходит отрыв потока от стенок, между струей и стенками образуется водоворотная зона. Граница раздела между водоворотной областью и транзитной струей неустойчива, пуль- [c.195]

Таким образом, при проектировании гидротехнических сооружений и устройств, работающих по типу внешних цилиндрических насадков, следует предусматривать максимальные напоры не более 10,7 м. На практике иногда в водоворотную область по специальным воздухопроводам подают воздух, находящийся под атмосферным давлением, для обеспечения устойчивой работы, для уменьшения возможной вибрации конструкций. Естественно, коэффициент расхода при этом уменьшается, но надежность работы сооружения повышается. [c.220]

В пределах прыжка можно наблюдать следующий характер движения воды. Линия AB (рис. 8.33) является поверхностью раздела между транзитной струей и вальцем AB D. Ниже поверхности раздела поток резко расширяется от глубины hi до h . Выше этой поверхности имеем поверхностный валец (водоворотная область). Внизу вальца осредненные скорости направлены вдоль транзитной струи, вверху — в противоположную сторону. [c.214]

При углах входа струи под уровень нижнего бьефа 0вх = 60° -т- 90° происходит двустороннее растекание поступившего в нижний бьеф потока при углах 0BXI близких к 90°, образуются две практически равные по объему водоворотные области с горизонтальными осями вращения. При углах 0ВХ < 60° преобладает отток в сторону нижерасположенного участка отводящего русла (донный режим сопряжения). Обратные скорости в водоворотной области под струей уменьшаются, при 0вх < 25 ч- 30° валец под струей практически исчезает. [c.211]

Гасители-растекатели устанавливают чаще в начале водобоя под определенными углами в плане к направлению течения, которые, как правило, не превышают 15°. Соответствующим размещением растекателей можно уменьшить неравномерность распределения удельных расходов по ширине, улучшить условия растекания, т. е. не допускать сбойного течения и образования-водоворотных областей с вертикальной осью. [c.228]

Именно в таком виде и будем изображать водоворотные области. Предполагается, что линия тока abed на рис. 4-28, б намечена так, что а) в любой ее Точке осредненная (во времени) величина проекции актуальной скорости на нормаль к линии abed равна нулю б) величина расхода вдоль транзитной струи, выражаемая площадью соответствующей части эпюры скоростей, является постоянной. Строго говоря, такие условия могут быть удовлетворены только приближенно (если живые сечения считать плоскими). [c.181]

Через поверхность раздела благодаря пульсацион-ным поперечным скоростям происходит некоторый обмен жидкости между водоворотной областью и транзитной струей. Турбулентные касательные напряжения (см. 4-7), действующие вдоль поверхности раздела, относительно велики. Поэтому потеря напора в пределах водоворотной зоны получается большая. На длине переходного (послеводоворот-ного) участка имеем также повышенные потери напора сравнительно с дальнейшими участками равномерного движения. [c.182]

На рис. 4-30,6 и в представлена картина осредненцого потока, симметричная относительно продольной оси трубопровода. В действительности, однако, в подобных случаях почти всегда получается искривление оси транзитной струи, причем водоворотные области оказываются несимметричными часто может получиться отрыв струи только от одной стенки. [c.189]

Аэрация нанорного потока. При входе в трубу (рис. 5-8) получаем водоворотную область А, характеризуемую, как отмечалось ранее, интенсивной турбулентностью, а следовательно, и интенсивной пульсацией давления. Кроме того, в области А обычно получается большой вакуум, который обусловливает опасную кавитацию (могущую вызвать кавитационную эрозию затвора и стенок трубопровода). [c.227]

Потери на внезапное расширеше иногда называют потерями на вихреобразоваике (иглея в виду наличие водоворотных областей) или потерями на удар (наблюдается резкое уменьшение скорости жидкости, как бы удар быстро текущей шщкости о медленно текущую или покоящуюся). [c.32]

Задвижка. Для простой плоской односторонней задвижки, установленной на трубе круглого поперечного сечения, коэффициент потерь зависит от степени перекрытия сечения трубы, которая характеризуется отношением aid (рис. 9.14). При обтекании такой задвижки такн е происходят сужение, а затем расширение потока, отрыв потока от стенок и образование водоворотной области. На границе транзитной струи происходят интенсивное вихреоб-разованне и пульсации скорости. Отношение площади ип, перекрытой такой задвижкой, к площади сечения трубы определяется по формуле [c.196]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...