Физическая энциклопедия - струя

форма течения жидкости, при к-рой жидкость (газ) течёт в среде (газе, жидкости, плазме) с отличающимися от С. параметрами (скоростью, темп-рой, плотностью и т. п.). Струйные течения чрезвычайно распространены и разнообразны (от С., вытекающей из сопла ракетного двигателя, до струйных течений в атмосфере и океане).

При их изучении рассматриваются изменения скорости, плотности, концентрации компонентов газа и темп-ры как в самой С., так и в окружающей её среде. Струйные течения классифицируют по наиболее существ. признакам, характеризующим течение в С. Наиб. распространены С., вытекающие из сопла, трубы или отверстия в стенке сосуда. В зависимости от формы поперечного сечения отверстия (сопла) рассматривают круглые, квадратные, плоские С.

и т. п. Если скорости течения в С. на срезе сопла параллельны, её наз. осевой; различают также веерные и закрученные С. В соответствии с хар-ками в-ва рассматривают С. капельной жидкости, газа, плазмы и т. п. В особый класс выделяют двухфазные С., напр. газовые, содержащие жидкие или тв. ч-цы. Для С. сжимаемых газов существенным явл. отношение скорости газа v0 на срезе сопла к скорости а распространения звук. волн Маха число M=v0/a; в зависимости от значения М различают С.: дозвуковые (Ml). В зависимости от направления скорости течения газа (жидкости) в окружающей среде различают С., вытекающие в спутный (направленный в ту же сторону), встречный и сносящий поток (напр., С. жидкости, вытекающая из трубы в реку и направленная соответственно по течению, против течения и под углом к скорости течения реки).

С., вытекающая в бассейн,пример С., вытекающей в неподвижную среду. Если состав жидкости (газа) в С. и окружающей её неподвижной среде одинаков, С. наз. затопленной (напр., С. воздуха, вытекающая в неподвижную атмосферу). С. наз. свободной, если она вытекает в среду, не имеющую ограничивающих поверхностей, полуограниченной, если она течёт вдоль плоской стенки, стеснённой, если вытекает в среду, ограниченную тв.

стенками (напр., С., вытекающая в трубу большего диаметра, чем диаметр сопла). В соответствии с физ. особенностями в-ва С. и внеш. среды различают С. смешивающиеся (С. газа, вытекающая в воздух) и несмешивающиеся (С. воды, вытекающая в атмосферу). Поверхность несмешивающейся С. неустойчива, и на нек-ром расстоянии от среза сопла С. распадается на капли.

Дальнобойность такой С.расстояние, на к-ром она сохраняется монолитной, зависит от физ. св-в её в-ва и уровня нач. возмущений в сопле. В случае, когда в-во С. способно смешиваться с в-вом внеш. среды, на границе раздела образуется монотонно расширяющаяся вдоль С. область вязкого перемешивания струйный пограничный слой. В зависимости от режима течения в слое перемешивания различают С.

ламинарные или турбулентные. С., вытекающая из сопла реактивного двигателя летящего самолёта,пример турбулентной сверхзвуковой С., вытекающей в спутный поток, к-рый в зависимости от скорости полёта самолёта может быть дозвуковым или сверхзвуковым. В дозвуковой С. статич. давление в любой точке С. постоянно и равно давлению в окружающем пр-ве. Такие С., наз. изобарическими, широко распространены в различных техн. системах. На срезе сопла спутной изобарич. С. (сечение аа, рис. 1) скорость течения v0 отличается от скорости спутного потока vн. На границе С. и внеш. потока образуется пограничный слой Т, состоящий из газа С. и увлечённого ею газа внеш. среды. Рис. 1. Спутная изобарическая струя газа: b0 радиус сопла; b радиус струи; xндлина нач. участка; xп длина переходного участка; vO скорость течения на срезе сопла; vнскорость течения внеш. среды; vm?v0 скорость течения на оси струи; Т пограничный слой струи. Расход газа в С.

, ограниченной размером b, по мере удаления от среза сопла монотонно увеличивается за счёт вовлечения в С. газа из внеш. среды, но суммарное кол-во движения газа, определённое по избыточной скорости v0-vн, остаётся неизменным. В нач. участке С. при х1) за С. образуется ударная волна 1. Рассмотренные схемы С. отличаются от действительного течения, к-рое значительно сложнее, однако на их основе удаётся создать методики расчёта, позволяющие с достаточной точностью определить поля скоростей, темп-ры и концентрации в С.

и окружающей среде. Это необходимо для определения кол-ва в-ва, захватываемого (эжектируемого) С. из внеш. среды, расчётов силового и теплового вз-ствия С. с поверхностью, расположенной на заданном расстоянии от среза сопла, излучения С. и для ряда др. задач. .