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

Линии тока составляющего пульсирующего потока выражаются уравнением

Фі = ]'v'z-dY,

или после некоторых простейших преобразований имеем:

Для введения переменного параметра суммарного пульсирующего потока выполним поворот осей координат на угол а при условии, нто AX = i/tg a . Формулы перехода к новой системе координат:

Тогда уравнение линий тока суммарного потока будет выражено так:

98

Формула (108) устанавливает функциональную зависимость ме­ жду скоростями пульсирующего и стационарного потоков, углом поворота оси суммарного потока, шириной выходного створа кри­

Принимая текущую координату h за положение центра тяжести бревна, формулой (108) мы устанавливаем условие полного вы­ хода бревна из криволинейного коридора, а углом а характери­ зуем разворот бревен в суммарном потоке. Исходя из этого реше­ ние данной задачи представляет большой практический интерес для целей лесосплава.

Заменяя в формуле (100) текущую координату X через Я =

Скорость на любом расстоянии от оси суммарного потока по по­ перечному сечению будет равна

Формулы (ПО) и (111) дают плановую картину скоростного поля суммарного потока в прямолинейном коридоре.

ИМПУЛЬСНЫЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ СТРУИ НА ЛЕСОСПЛАВЕ

ОСОБЕННОСТИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ В ПОТОКЕ, ВОЗБУЖДЕННОМ ИМПУЛЬСНОЙ СТРУЕЙ

Движение лесоматериалов на поверхности возбужденного по­ тока, создаваемого импульсной струей, является совершенно но­ вым, неизученным явлением.

Поскольку каких-либо сведений по этому вопросу в литературе не имеется, то при исследовании их изучалось влияние на продви­ жение лесоматериалов следующих факторов: размера струеобра­ зующего насадка гидроускорителя, глубины подтопления насадка гидроускорителя, глубины подтопления бонов коридора, ширины коридора, глубины потока, начальных параметров импульсной струи. Масштаб моделирования был принят возможно крупным и равным 20.

Для сопоставления транспортных характеристик потока, созда­ ваемого импульсной струей, с потоками, образуемыми стационар­ ными гидравлическими струями, проводились опыты по изучению транспортных характеристик в сплошных потоках при одинаковых влияющих факторах.

При этом сопоставления проводились также с двумя сплош­ ными потоками:

сплошным потоком, образуемым стационарной струей, имею­ щей расход, одинаковый со средним расходом импульсной струн; сплошным потоком, имеющим мощность, одинаковую с мощ­

ностью, затрачиваемой на создание пульсирующего потока. Исследования велись в направлении определения скоростей

движения щети бревен и пучков в указанных выше потоках. Во время движения щети в коридоре и лотке фиксировалось:

текущее время прохождения хвоста щети через намеченные створы;

время начала движения головы щети; полное время выхода всей щети из коридора с момента пуска

ускорителя.

Исследование движения лесоматериалов в пучках проводилось для одного пучка, пускаемого по оси потока, и для партии из пяти пучков с различным расположением их в потоке.

Скорости движения замерялись как при движении пучка из со­ стояния покоя, так и при движении пучка, находящегося в уже установившемся пульсирующем или сплошном потоке. При этом пусковой створ для пучка принимался на различных расстояниях от выходного сечения насадка (25, 75 и 125 см). .

Наблюдения за движением партии пучков производились лишь при движении их из состояния покоя, причем фиксировалось время прохождения каждого створа первыми и последними пуч­ ками партии, а также время выхода из коридора каждого пучка.

Анализ результатов наблюдений за передвижением в коридоре поперечной плотной и разреженной щети показывает:

100

всравнении со сплошным потоком, имеющим одинаковую на­ чальную мощность (Nnu = Nc.п), на начальном участке длиной до 150d скорость движения леса выше в сплошном потоке, на осталь­ ном протяжении коридора скорость в пульсирующем потоке выше как для плотной, так и для разреженной щетн;

всплошном потоке при Qml= Qc.n движения плотной и разре­ женной щетн при незначительных расходах не происходило— ^ щеть останавливалась, тогда как в пульсирующем потоке при тех же расходах щеть свободно выходила из коридора;

движение поперечной щети бревен в пульсирующем потоке зна­ чительно лучше, чем в потоках, создаваемых обеими равными по расходам и мощности стационарными струями, т. е. щеть движется более равномерно, без уплотнений в хвосте щети, задерживающих

еедвижение, что наблюдалось в сплошных потоках;

волнообразное движение свободной поверхности пульсирую­ щего потока создает колебательное движение древесины, распо­ ложенной на его поверхности: уменьшает силы трения как между отдельными бревнами щети, так и между древесиной и бонами; дает меньшую вероятность образования заторов и обеспечивает лучший выход древесины из коридора;

малое .затопление насадка создает более благоприятные усло­ вия продвижения древесины в пульсирующем потоке, скорость движения щетн в этом случае возрастает с уменьшением подтоп­ ления насадка.

С увеличением диаметра насадка возрастание скорости более

щеть движется с меньшими скоростями, чем поперечная. Сравнение скоростей движения партий бревен, установленных

в различные виды щети в пульсирующем потоке, со скоростью движения в сплошном потоке, при равных расходах показало, что максимальные и средние .скорости движения леса в пульсирующем потоке несколько больше, чем в сплошном. Число бревен, останав­ ливающихся у стенок лотка и коридора, значительно меньше в пульсирующем потоке. Основная часть бревен двигается более компактно, и только отдельные бревна плывут с меньшей скоро­ стью. ' і '

При сравнении движения партии бревен в пульсирующем по­ токе, распространяющемся в коридоре и в лотке, оказывается, что скорости движения в лотке несколько больше, чем в кор’и- доре.

В результате проведенных экспериментальных исследований было установлено^ что скорости движения партии пучков в пуль­ сирующем потоке больше, чем в сплошном, имеющем равный на­ чальный расход. Уменьшение затопления насадка существенно ска­ зывается на скорости движения партии пучков в пульсирующем потоке. При затоплении насадка до его верхней кромки выходного отверстия скорость увеличивается более чем в 1,5 раза.'

101