Файл: Дмитриев Ю.Я. Гидравлические импульсные струи на лесосплаве.pdf

установившегося вблизи свободной поверхности потока, в диапа­ зоне проводимых исследований, приведены в табл. 15.

Таблица 15

Примечание. Числа, стоящие под чертой, соответствуют натурным условиям.

На участке ВС наблюдается дальнейшее расширение потока в горизонтальной плоскости, продолжающееся до границы СС' встречи его с вертикальными ограничивающими твердыми стен­ ками. Длина участка Z'" приведена в табл. 14. На участке ВС на распространение возбужденного потока оказывает влияние не только свободная поверхность водоема, но и ограничивающие вер­ тикальные стенки.

При дальнейшем распространении потока в ограниченном вод­ ном пространстве ширина его остается равной расстоянию между ограничивающими вертикальными стенками, а глубина постепенно уменьшается. Площади поперечных сечений приближаются к пло­ щади полуэллипсов (рис. 31, в).

Методом скоростного фотографирования экспериментально ис­ следована форма боковой поверхности потока на участке. Резуль­ таты исследования сведены в табл. 16.

Согласно полученным экспериментальным данным для всех рассмотренных случаев истечения импульсной струи построена кривая, являющаяся на исследуемых участках образующей боко­ вой поверхности потоков (рис. 32). Как показывают проведенные исследования, форма кривой (образующей) существенно не зави­ сит от начальной скорости истечения струи и, следовательно, мо­ жет быть выражена одной (для всех случаев) аналитической за­ висимостью, связывающей переменные величины г и Z.

При анализе полученных экспериментальных данных установ­ лено, что связь между г и Z подчиняется функциональной завн-

66

енмости вида r = a Z ^ + - ~ - , где а и ß — безразмерные коэффици­

енты. Численные значения коэффициентов а и ß, общие для всех случаев начальных скоростей истечения струи и диаметров выход­ ных сечений насадков, соответственно равны: а = 0,025 и ß = 1,42.

Таким образом, образующая боковой поверхности потока, воз­ бужденного импульсной струей в ограниченном свободной поверх­ ностью водном пространстве, запишется аналитически равенст­ вом:

Сводка численных значений Z и г, вычисленных по формуле (62) в сравнении с экспериментальными данными, приведена в табл. 17.

17 В последующем формула (62) будет служить уравнением связи между параметрами потока Z и г.

Скоростные поля потока в ограниченном только свободной поверхностью водном простран­ стве. Экспериментальное исследо­ вание закономерностей измене­ ния осевых и средних скоростей потока, возбужденного импульс­ ной струей вблизи свободной по­

верхности, на участке длиной до 50 см (в натуре до 10 м) было выполнено по методике, описанной выше.

Ограничение водного пространства свободной поверхностью осуществлялось путем уменьшения степени заглубления струеобра­ зующего насадка. Причем на исследуемом участке боковые стенки и дно лотка на распространение импульсной струи существенного влияния не оказывали.

С целью выяснения непосредственно опытным путем характера изменения осевой скорости движения массы жидкости потока осо­

68

бенно внимательно были' выполнены измерения величины скоро­ сти фронта импульсной струи по оси потока на различных расстоя­ ниях от плоскости выходного сечения насадка.

Совокупность проведенных измерений приводится в табл. 18, где приняты следующие обозначения:

ѵо ср — средняя начальная скорость истечения струи; кп — глубина подтопления насадка;

At — время смены кадра фоторазвертки.

Проведенные исследования показали, что для всех рассмотрен­ ных нами случаев распространения импульсной струи в ограничен-

S s . Z V -

ном водном пространстве наблюдается общая закономерность из­ менения осевой скорости фронта импульсной струи. Действи­ тельно, осевая скорость изменяется обратно пропорционально рас­ стоянию вдоль оси потока от плоскости выходного сечения на­ садка, причем, как видно из последних столбцов табл. 18, величина произведения vzZ в каждом отдельном опыте остается, с некото­ рым приближением, постоянной, т. е.

Полученное равенство указывает на гиперболический характер зависимости, т. е. осевая скорость фронта импульсной струи, рас­ пространяющейся’ в ограниченном водном пространстве, с увели­ чением расстояния уменьшается по кривой, близкой к гиперболе, симметричной относительно осей координат (рис. 33).

69

70