Струя

Струя́

Форма течения жидкости, при которой жидкость (газ) течёт в окружающем пространстве, заполненном жидкостью (газом) с отличающимися от С. параметрами (скоростью, температурой, плотностью и т. п.). Струйные течения чрезвычайно распространены и разнообразны (от С., вытекающей из сопла ракетного двигателя, до струйного течения (См. Струйное течение) в атмосфере). При их изучении рассматриваются изменения скорости, плотности, концентрации компонентов газа и температуры как в самой С., так и в окружающей её среде. Струйные течения классифицируют по наиболее существенным признакам, учитываемым при упрощении решаемых задач. Большое значение имеет С., вытекающая из сопла (См. Сопло) 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 называют осевой; различают также веерные и закрученные С.

В соответствии с характеристиками вещества рассматривают С. капельной жидкости, газа, плазмы и т. п. Для С. сжимаемых газов существенным является отношение скорости газа v на срезе сопла к скорости а распространения звуковых волн — Маха число M = v/a; в зависимости от значения М различают С.: дозвуковые (М < 1) и сверхзвуковые (М > 1). В особый класс выделяются двухфазные С., например, газовые, содержащие жидкие или твёрдые частицы.

Аналогичная классификация проводится и для среды, в которой течёт С.

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 (например, 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 идентичен, С. называется затопленной (например, С. воздуха, вытекающая в неподвижную атмосферу). С. называется свободной, если она вытекает в среду, не имеющую ограничивающих поверхностей, полуограниченной, если она течёт вдоль плоской стенки, стеснённой, если вытекает в среду, ограниченную твёрдыми стенками (например, С., вытекающая в трубу, большего диаметра, чем диаметр сопла). Особо рассматриваются С., обтекающие препятствия.

В соответствии с физическими особенностями вещества С. и внешней среды различают С. смешивающиеся (С. газа, вытекающая в воздух) и несмешивающиеся (С. воды, вытекающая в атмосферу). Поверхность несмешивающейся С. неустойчива, и на некотором расстоянии от среза сопла С. распадается на капли. Дальнобойность такой С. — расстояние, на котором она сохраняется монолитной, зависит от физических свойств её вещества и уровня начальных возмущений в сопле. Для увеличения дальнобойности С. воды пожарного брандспойта внутренняя поверхность сопла профилируют и тщательно шлифуют. У С. боевых огнемётов, кроме того, в жидкость добавляют специальные присадки для увеличения коэффициента поверхностного натяжения. Для уменьшения дальнобойности С., вытекающей из форсунок, её турбулизуют, закручивают, а иногда предварительно смешивают с газом.

В случае, когда вещество С. способно смешиваться с веществом внешней среды, на её поверхности 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. из сопла реактивного двигателя летящего самолёта — пример турбулентной сверхзвуковой С., вытекающей в спутный поток, который в зависимости от скорости полёта самолёта может быть дозвуковым или сверхзвуковым. В дозвуковой турбулентной С. статическое давление в любой точке С. постоянно и равно давлению в окружающем пространстве. Такие С. называются изобарическими, широко распространены в различных технических системах (вентиляционные установки, промышленные печи и т. п.). На срезе сопла спутной изобарической С. (сечение АА, рис. 1) скорость течения vo отличается от скорости спутного потока vн. На границе С. и внешнего потока образуется пограничный слой Т, состоящий из газа С. и увлечённого ею газа внешней среды. Расход газа в С., ограниченной размером b, по мере удаления от среза сопла монотонно увеличивается, но суммарное количество движения газа, определённое по избыточной скорости, остаётся неизменным.

В начальном участке С. при х < хн расширяющийся пограничный слой ещё не достигает оси течения; скорость v вблизи оси постоянна и равна скорости на срезе сопла. В переходном участке С. хн < ххп вязкое перемешивание распространяется на весь объём С., скорость течения на оси уменьшается, но профили скоростей ещё не устанавливаются. В основном участке С. (х > хп) скорость течения на оси продолжает уменьшаться, а профили относительной скорости Δv /Δvm = f (y/b) становятся неизменными (автомодельными) (Δv = v —vv н,Δvm = vm—vvн — избыточные скорости в рассматриваемой точке течения и на оси С.). Уширение С. на основном участке так же, как и расширение пограничного слоя в начальном участке турбулентной С., пропорционально среднему значению степени турбулентности (См. Турбулентность) течения Струя (С — константа), то есть зависит от разницы скорости на оси С. и скорости внешнего потока. Аналогичные зависимости характеризуют изменения температуры и концентрации компонентов газа в случае, если они различны у газа С. и внешней среды.

Качественно аналогична, хотя и более сложна, сверхзвуковая турбулентная нерасчётная С.. Сюда относятся С., вытекающие из сверхзвуковых сопел реактивных и ракетных двигателей, газовых и паровых турбин и т. п. Начальный газодинамический участок нерасчётной сверхзвуковой С. (первая «бочка», рис. 2) ххнг определяется как расстояние от среза сопла до пересечения ударных волн 2 с границей С. Геометрические размеры и структура этого участка зависят от нерасчётности С. n = pa н (где ра давление в С. на срезе сопла, рн давление в окружающей среде), чисел Маха на срезе сопла Ma и в окружающей среде Мн и физических характеристик газа С. и внешней среды. Возникающий на границе С. слой вязкого перемешивания достигает оси С. на расстоянии хнв. Далее после переходного участка хп, в котором затухают волны давления и устанавливаются автомодельные профили скорости, температуры и концентрации, С. становится изобарической. В случае сверхзвукового течения в спутном потоке (Мн > 1) перед С. образуется ударная волна 1. Рассмотренные схемы С. отличаются от действительного течения, которое значительно сложнее, однако на их основе удаётся создать методики расчёта, позволяющие с достаточной точностью определить поля скоростей, температуры и концентрации в С. и окружающей среде. Решение этой задачи необходимо для определения количества вещества, захватываемого (эжектируемого) С. из внешней среды, расчётов силового и теплового взаимодействия С. с поверхностью, расположенной на заданном расстоянии от среза сопла, излучения С. и для ряда др. задач.

Лит.: Абрамович Г. Н., Теория турбулентных струй, М., 1960; Вулис Л. А., Кашкарев В. П., Теория струй вязкой жидкости, М., 1965; Сверхзвуковые струи идеального газа, ч. 1—2, М., 1970—71.

М. Я. Юделович.

Струя. Рис. 2

Рис. 1. Спутная изобарическая струя газа: bo — радиус сопла; b — радиус струи; Хн — длина начального участка; Хп — длина переходного участка; vo — скорость течения на срезе сопла; vн — скорость течения внешней среды; vm < vo — скорость течения на оси струи; Т — пограничный слой струи.

Струя. Рис. 3

Рис. 2. Сверхзвуковая нерасчётная струя в сверхзвуковом спутном потоке: хнг — начальный газодинамический участок струи (первая «бочка»); xп — переходный участок струи; хнв — расстояние, на котором слой вязкого перемешивания достигает оси течения; Т — область вязкого перемешивания (пограничный слой) струи; 1 — ударная волна, возникающая в спутном потоке; 2 — ударные волны в струе.

Источник: Большая советская энциклопедия на Gufo.me


Значения в других словарях

  1. струя — Стру/я́ [й/а]. Морфемно-орфографический словарь
  2. струя — орф. струя, -и, мн. струи, струй, струям Орфографический словарь Лопатина
  3. струя — струя́ др.-русск. струя, ст.-слав. строуѩ ῥόος (Супр.), болг. струя́, сербохорв. стру́jа, словен. strújа "рукав реки, канал, течение, струя". Родственно лит. sraujà "течение", лтш. strauja – то же, лит. sraũjas "быстрый", лтш. stràujš... Этимологический словарь Макса Фасмера
  4. струя — Общеслав. Суф. производное (суф. -j-) от той же основы, что остров, струг. Родственно латышск. stràuja «стремительный поток воды». Этимологический словарь Шанского
  5. СТРУЯ — СТРУЯ — форма течения, при которой жидкость (газ) течет в окружающем пространстве, заполненном жидкостью (газом) с отличающимися от нее физическими параметрами: скоростью, температурой, составом и т. п. Струйные течения разнообразны — от струи ракетного двигателя до струйного течения в атмосфере. Большой энциклопедический словарь
  6. струя — • Быстрая (Пушкин). • Веселая (Сорокин). • Взволнованная (Майков). • Говорливая (Жуковский, Башкин, Фруг). • Жемчужная (Белый, Жуковский). • Живая (Фруг). • Задумчивая (Надсон). • Звенящая (Майков). • Звонкая (Фофанов, Фруг). • Змеевидная (Тургенев). Словарь литературных эпитетов
  7. струя — Это общеславянское слово родственно таким словам, как остров, струг. Этимологический словарь Крылова
  8. струя — СТРУ’Я, струи, мн. струи-струи, ·жен. 1. Узкий поток какой-нибудь жидкости, воды. Струя крови из раны. Слезы текут струями. «В землю вонзались струи дождевые.» Некрасов. «Прядает влага горячей струею.» Фет. | перен. Поток воздуха, свет. Толковый словарь Ушакова
  9. струя — СТРУЯ жидкость в движении, ток, теченье (ошибчно крутящееся, Словарь Академии); видимые признаки этого, мелкая, текучая волна, рябь, ласа или полоса иного цвета, показывающая движенье, теченье. Река несет струи свои в море. Толковый словарь Даля
  10. струя — • мощная ~ Словарь русской идиоматики
  11. Струя — Джет,- многочлен jkf, получающийся усечением (формального) ряда Тейлора дифференцируемой функции f. Подробнее, пусть М, N суть С k -многообразия. Тогда k-cтруей из Mв N наз. Математическая энциклопедия
  12. струя — СТРУЯ, и, мн. струи, струй, струям и (устар.) струи, струям, ж. 1. Узкий поток жидкости, света, газа. С. воды. Воздушная с. Струи слёз (перен.: об обильных слезах; устар.). 2. перен. Направление в развитии какой-н. деятельности, настроений. Свежая... Толковый словарь Ожегова
  13. струя — -и, мн. струи и (трад.-поэт.) струи, ж. 1. Узкий поток текущей воды, жидкости. [Льдины], как живые, лезли на всякий мысок и отлогость, куда их прибивало сильной водяной струей. Мамин-Сибиряк, Бойцы. Малый академический словарь
  14. струя — СТРУЯ -и; мн. струи и (трад.-поэт.) струи; ж. 1. Узкий поток текущей воды, жидкости. Дождевые струи. Водяная струя. С. крови. С. из пробоины. С. воды сбила с ног. С. вредных выбросов в реку. 2. Непрерывный поток сыпучего вещества. С. песка, зерна, муки. Толковый словарь Кузнецова
  15. 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... Физический энциклопедический словарь
  16. струя — струя ж. 1. Узкий поток жидкости, света, газа. || Непрерывный поток сыпучего вещества. 2. Направление в развитии какой-либо деятельности. || перен. Черта, выделяющаяся в чём-либо, характерная для чьего-либо настроения. Толковый словарь Ефремовой
  17. струя — СТРУЯ - кильватерная струя. см. КИЛЬВАТЕР. - кумулятивная струя. Источник брызгового фонтана в прыжках в воду, возникающего в случаях, если глубинное смыкание каверны происходит раньше поверхностного. Словарь спортивных терминов
  18. струя — сущ., ж., употр. сравн. часто (нет) чего? струй, чему? струе, (вижу) что? струю, чем? струёй, о чём? о струе; мн. что? струи, (нет) чего? струй, чему? струям, (вижу) что? струи, чем? струями, о чём? о струях 1. Струёй называется узкий поток жидкости. Толковый словарь Дмитриева