Архив номеров

Представлены результаты экспериментального и численного анализа процесса воронкообразования при нестационарном истечении под действием силы тяжести первоначально покоившейся воды через одно или два круглых отверстия в дне призматического сосуда с прямоугольным очертанием в плане. Изучены случаи с разным расположением сливных отверстий, с неодинаковой степенью шероховатости отдельных участков дна и стенок сосуда, для нескольких значений начальной глубины воды h0. Сформулировано достаточное, но не необходимое условие отсутствия вихревых воронок. На основе предложенного способа определения направления вращения жидкости в вихревых воронках указаны области, при расположении в которых сливных отверстий над ними формируются вихревые воронки с заданным направлением вращения, а также линии размещения центров сливных отверстий, при истечении через которые устойчивые вихревые воронки не образуются. Эти результаты подтверждены численными расчетами и экспериментами. Исследована в разные моменты времени (структура поля окружных скоростей в сечении сливного отверстия. Найдены зависимости от времени и начальной глубины интегрального момента окружных скоростей в сечении сливного отверстия, а также на нескольких уровнях над ним и в вытекающей струе. Получены зависимости от времени расходных характеристик; коэффициента расхода и объемного расхода при разных начальных глубинах. Сделано сравнение их с известными в гидравлике результатами. В исследованных диапазонах значений определяющих параметров установлено, что глубина жидкости в сосуде, при которой начинается формирование вихревой воронки, слабо зависит от начальной глубины воды в сосуде. Для численных расчетов использовался пакет программ STAR-CD (лицензия Института механики МГУ), оттестированный в опытах с истечением воды из призматических сосудов с круглой и прямоугольной формой в плане.