Вышедшие номера
Исследование скорости водяных струй на выходе сопел с различной геометрией
Котоусов Л.С.1
1Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина), Санкт-Петербург, Россия
Email: ROOT@POST.
Поступила в редакцию: 2 декабря 2004 г.
Выставление онлайн: 20 августа 2005 г.

Исследованы струи воды, ускоренные с помощью суживающихся сопел с разным профилем. Диаметр сопел 4.5... 5 mm. Входные избыточные давления от 5· 103 до 3.5· 105 Pa. Измерения скорости производились двумя независимыми методами: с помощью пружинного динамометра и с помощью микротурбины ковшового типа на холостом ходу. Обнаружен коэффициент усиления мощности струи до 4... 4.5 единиц по отношению к входной мощности потока воды, задаваемой ее входным избыточным давлением и объемным расходом. Рассмотрены причины этого эффекта и источник дополнительной энергии. Применение уравнения Д. Бернулли в двухмерном представлении вместо стандартно используемого для сопел одномерного показывает отрицательное избыточное давление в срезе сопла и в струе. Газовыделение и кавитация увеличивают этот эффект из-за уменьшения плотности струи. В результате ускорение струи вызывается не только давлением на входе, но и снижением потенциальной энергии текущей среды за счет снижения ее абсолютного давления вплоть до уровня технического вакуума. Обжатие струи воздухом атмосферы и восстановление равновесного с воздухом давления в воде приводят в итоге к повышению кинетической энергии струи за счет внутренней энергии воздуха.