مشاهده و محاسبه نیروی ناشی از برخورد جت آب به اجسام

در این قسمت می خواهیم وضعیت جت آب بعد از خروج از لوله را مورد بررسی قرار دهیم و به محاسبه نیروهای ناشی از برخورد جت آب به انواع صفحات بپردازیم.                                               

حال اگر رجوعی به مکانیک سیالات داشته باشیم و از قواعد حجم کنترل به قسمت اندازه حرکت سیال خروجی و ورودی نگاهی داشته باشیم، داریم:

image003

مجموع تغییر اندازه حرکت در امتداد X = مجموع نیروهای وارده در جهت X

image004

  طبق رابطه ی اندازه حرکت می توان بیان کرد که نیروی وارده توسط جت آب به مانعی برابر است با:

image007

Q همان دبی حجمی سیال و ρ چگالی سیال و  u2 سرعت سیال در هنگام بر خورد با مانع و u1 سرعت سیال بعد از جدا شدن از مانع است. اگرمانع به شکل زیر باشد رابطه  بالا به صورت زیر ساده می شود:

 image009

image008

  • برخورد جت عمودی با یک صفحه تخت (صاف):

image011 image010

حال اگر مانعی به صورت یک سطح صاف در نظر بگیریم زاویه بین سرعت اولیه و سرعت جدا شدن سیال از سطح مانع ۹۰ درجه خواهد شد که این به آن معنی است که نیروی وارده به سطح صاف برابراست با:

image012

الف ) برخورد جت آبی با صفحه تخت (صاف ) و ساکن:

Capture465784573462738

  • نیروی وارد بر صفحه:

Capture4367485783562672

ب) برخورد جت آبی با صفحه تخت (صاف) و متحرک:

۱- سرعت هم جهت جت آبی:

image017

  • نیروی وارد بر صفحه متحرک:

Capture32637898762

۲- سرعت صفحه متحرک خلاف جهت جت آبی:

image023

  • نیروی وارد بر صفحه متحرک خلاف جهت جت آبی:

image024

  • برخورد جت آبی با صفحه نیم کره :

اگر مانع به شکل نیمکره باشد خواهیم داشت:

image025 image026

  • جاذبه ی زمین روی سرعت بالا رفتن  جت آب  تاثیر می گذارد این سرعت را می توان از رابطه زیر به دست آورد. اگر فاصله ی بین نازل و مانع S  باشد داریم :

image027

  • برخورد جت آبی با صفحات صاف زاویه دار ( مورب ):

image029

Capture98608750487876986

و اگر صفحه در حال حرکت باشد ، خواهیم داشت :

image032

۱) هم جهت:

Capture372652567

۲) خلاف جهت:

Capture4376

  • برخورد جت آبی با صفحات خمیده یا نیم صاف :

 

image035

Capture5674667

شما همچنین ممکن است بپسندید مطالب بیشتر از نویسنده

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.