Внезапное сужение

На рис.4.6 а показана картина течения потока при внезапном сужении, рассматривая которую следует отметить, что поток при входе в трубу сужается по инерции.

 

Рис.4.5.Схема течений: а – при внезапном сужении пото­ка; б – при входе в прямую трубу из неограниченного про­странства

 

В сечении С–C, отстоящем от начала трубы на расстоянии (0,4 × D₁), площадь поперечного сечения потока достигает минимального значения. Затем поток расширя­ется и на пути ~ (6 × D₂) приобретает стабильный профиль ско­рости, который в дальнейшем не изменяется. Если предположить, что все потери энергии имеют место в зоне расширения потока, то для определения коэффициента местного сопротивления в этой зоне между сечениями С–C и 2–2 можно получить формулу

, (4.24)

где е – коэффициент сжатия струи, для расчета которого экспериментально найдена зависимость от соотношения площадей S₁ и S₂

. (4.25)

В пределе, когда S₁ очень велико по сравнению с S₂, возникает сопротивление, характерное для входа в трубу из неограниченного пространства. Характер течения для него показан на рис. 4.5 б. Величина сопротивления движе­нию будет определяться относительной толщиной стенки (d / D₂) и относительной длиной трубы (b / D₂) до стенки, в ко­торую она заделана. Наибольшее значение коэффициента местного сопротивления, равное 1,0, наблюдается при (b / D₂) = ¥ и совершенно острой кромке трубы (d / D₂) = 0. При утолщении входной кромки, а также при заделке тру­бы заподлицо со стенкой значение x уменьшается до 0,5. Закругление входных кромок эффективно снижает коэффи­циент местного сопротивления до 0,05 и менее.