Вентиляция за счёт ветрового напора описывается упрощённым уравнением Бернулли pT=p+pV2/2, где рт - давление торможения. Ветровой напор ( рт - р ) равен 0,6 Па при скорости ветра 1 м/сек (штиль); равен 15 Па при скорости ветра 10 м/сек (сильный ветер); равен 540 Па при скорости ветра 30 м/сек (ураган).

Уравнение Бернулли означает, что идеальная (безвязкостная) жидкость (газ) может ускоряться (тормозиться) только за счёт снижения (повышения) своего статического давления. Так, при течении жидкости (газа) по трубе статическое давление в местах сужения уменьшается (поскольку увеличивается скорость), а затем при расширении трубы до прежнего диаметра возвращается на прежний уровень (рис. 43а). В частности, этот эффект используется в пульверизаторах (рис. 44).

Если мысленно соединить отдельные части трубы 1 (рис. 43а) пробными трубочками - каналами 3, то станет ясно, что возможно образование упорядоченных движений газа навстречу по потоку (вихрей). Действительно, турбулентность (образование вихрей) является характерной чертой идеальной жидкости (газа): если в потоке возникают флуктуации скорости (расширения трубок тока), то автоматически возникают вихри и пульсации (рис. 436).

Рис. 43. Иллюстрированные пояснения законов Бернулли и механизмов возникновения

Рис. 43. Иллюстрированные пояснения законов Бернулли и механизмов возникновения турбулентности: 1 - труба с заужени-ем, в которой жидкость (газ) ускоряется со скорости VI до скорости У2, 2 - барометрические трубки, измеряющие статическое давление р1 (до зауживания), р2 (в месте зауживания), рз (после зауживания), 3 -пробные (умозрительные) каналы, по течению жидкости (газа) в которых можно судить о распределении статических давлений и о возможности возникновения вихрей, переносящих жидкость (газ) вперёд и назад по потоку (аналогичные пробные каналы изображены пунктиром внутри обтекаемого тела на рис. в и г), 4 - микроциркуляционные движения газа из расширяющихся зон с пониженной скоростью течения и повышенным давлением в зоны с повышенной скоростью течения и пониженным давлением, 5 -пульсационные движения газа, возникающие при появлении зон с повышенной и пониженной скоростью течения, 6 - манометры, 7 - обтекаемое тело в ламинарном потоке газа, 8 - плохообтекаемое тело с тур-булизацией потока газа.

Аналогичная картина возникает и при обтекании тела потоком жидкости (газа). Если тело обтекаемое, то при малых скоростях потока течение не только ламинарно (то есть нетурбулентно), но и симметрично: в «носике» - плавно смыкается так, что давление впереди и сзади равно, и аэродинамическое сопротивление отсутствует (очень мало) (рис. 43в). Но и в этом случае, мысленно «рисуя» внутри тела трубочки-каналы, можно убедиться, что газ из «хвоста» вполне может стремиться двигаться вперёд в зону пониженных давлений (повышенных скоростей потока), возникающих из-за обтекания тела. Склонность в вихреобразованию отчётливо проявляется при ухудшении обтекаемости тела и при увеличении скорости обтекания, когда в «хвосте» образуется зона вихрей - турбулентный след (рис. 43г). В вихревой зоне газ движется в вихрях с большой скоростью, вследствие чего статическое давление в «хвосте» уменьшается. И хотя эта вихревая зона «засасывает» в себя воздух, давление в ней мало именно из-за вихрей. Именно из-за турбулентности в «хвосте» возникает аэродинамическое сопротивление (перепад давлений в «носике» и в «хвосте» Ар=р1-рз).

Рис. 44. Практические следствия закона Бернулли: а) - пульверизатор создаёт нулевую

Рис. 44. Практические следствия закона Бернулли: а) - пульверизатор создаёт нулевую скорость газа у поверхности воды У2 и повышенную скорость газа в сопле Уз, вследствие чего в трубке возникает перепад давления и появляется поток жидкости к соплу, б) - жидкость у дна сосуда, сжатая собственным весом до давления p=pgh, вырывается из отверстия со скоростью V=(2p/p)1/2=(2gh)1/2 и образует фонтан высотой в точности до поверхности воды в сосуде (при отсутствии вязкости).

Страницы: 1 2 3 4 5