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:
مجموع تغییر اندازه حرکت در امتداد X = مجموع نیروهای وارده در جهت X
طبق رابطه ی اندازه حرکت می توان بیان کرد که نیروی وارده توسط جت آب به مانعی برابر است با:
Q همان دبی حجمی سیال و ρ چگالی سیال و u۲ سرعت سیال در هنگام بر خورد با مانع و u۱ سرعت سیال بعد از جدا شدن از مانع است. اگرمانع به شکل زیر باشد رابطه بالا به صورت زیر ساده می شود:
- برخورد جت عمودی با یک صفحه تخت (صاف):
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:
الف ) برخورد جت آبی با صفحه تخت (صاف ) و ساکن:
- نیروی وارد بر صفحه:
ب) برخورد جت آبی با صفحه تخت (صاف) و متحرک:
۱- سرعت هم جهت جت آبی:
- نیروی وارد بر صفحه متحرک:
۲- سرعت صفحه متحرک خلاف جهت جت آبی:
- نیروی وارد بر صفحه متحرک خلاف جهت جت آبی:
- برخورد جت آبی با صفحه نیم کره :
اگر مانع به شکل نیمکره باشد خواهیم داشت:
- 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 :
- برخورد جت آبی با صفحات صاف زاویه دار ( مورب ):
و اگر صفحه در حال حرکت باشد ، خواهیم داشت :
۱) هم جهت:
۲) خلاف جهت:
- برخورد جت آبی با صفحات خمیده یا نیم صاف :
