Энергия воды - [88]

Чертеж 5

Чертеж 6

Результаты этих измерений, таким образом, доказывают, что собственно испытательная установка из-за ее полукруглой, свисающей вниз конфигурации вызывает эффект, подобный эффекту закручивающейся трубы, который, однако, полностью или до самой большой степени аннулируется использованием поперечного сечения прямой трубы. В случае включения спиралевидной геликоидальной трубы (№ 2) не предполагается, что эффект нисходящей тестируемой трубы (№ 1) нейтрализуется, но, возможно, в дальнейшем даже увеличится. Следовательно, чтобы поддерживать необходимую нейтрализацию трения в испытательных трубах для водовыпуска q, необходимо далее уменьшать различия в высоте уровня воды около градиентов давления при выходе потока. На чертеже 7 водовыпуск q, зависящий от значений (h —?h), отображен на графике в двойной логарифмической системе координат.

Таблица 1.Водовыпуск прямых и геликоидальных труб

Таблица 2.Водовыпуск и потери, связанные с силой трения прямых и спиралевидных труб из меди и стекла

Соединительные линии взаимосвязанных измеренных величин водозабора и водовыпуска экспериментальной установки № 1, так же как соединительные линии прямых стеклянных и медных труб, имеют точно такие же направления и происходят по величине значения спиралевидных геликоидальных труб, тоже отображают характерные колебания последних. Результаты измерений, полученные таким образом, затем использовались для определения потерь, вязанных с силой трения в тестируемых трубах длиной 45 м, как обозначено на чертеже 7, каждая из ординат между q — h-линиями экспериментальной установки и тестируемых труб установлена и отображена в таблице 2.

Чертеж 7

На чертеже 8 водовыпуск трубы графически отображен в декартовой системе координат, основанной на значениях илы трения и соответствующих измеренных значениях водовыпуска, соотносимых вертикально и горизонтально. Хорошо заметно, что все линии соединения отображают характерный колеблющийся курс, который наиболее ясно прослеживается в случае со спиралевидной геликоидальной трубой (№ 2).

Бесспорно, исходя из конфигурации трех кривых на графике можно сделать вывод, что при равных значениях силы рения спиралевидная геликоидальная медная труба имеет большую продуктивность, чем прямая медная труба с той же ушной и таким же поперечным сечением. Эти результаты, применимые относительно турбулентного потока, в настоящий момент считаются верными, однако могут рассматриваться как подтверждение гипотез, выдвинутых на ►сновании процессов течения, развивающихся в прямых рубах благодаря винтообразному притоку воды.

С синхронизацией скорости и формы потока в спиралевидной или спиралевидной геликоидальной трубе было заметно фактическое уменьшение силы трения до нуля.

Полное исчезновение силы трения может происходить, когда кинетическая энергия воды, текущей в спиралевидной геликоидальной трубе, взаимодействует с ее спиралевидным движением, образующимся во входном отверстии благодаря нарезке на стенах трубы. Взаимодействие воспроизводит пространственные колебания воды, точно соответствующие закрученной конфигурации испытательной трубы.

В этой связи, однако, центростремительно направленная сила всасывания, являющаяся результатом закручивания течения, также вносит определенный вклад. Относительно экспериментальных моделей, исследованных в вопросе 1, фактически воздействие этой силы настолько велико, что подвешенные за один конец шелковые нити были скручены в трехмерную пространственную спираль, соответствующую форме потока, несмотря на гравитационные силы притяжения, действующие на них. Следует принимать во внимание, что те же самые слабо изогнутые потоки с сильным, центростремительно направленным закручивающимся движением и сильно изогнутые потоки с меньшим закручивающимся действием, наблюдаемым в вертикальной стеклянной трубе в испытательной установке 1, накладывались друг на друга, и это препятствовало их движению. В то же время кинетическая энергия воды образуется благодаря комбинации спиралевидной формы и нарезки через протекание воды по трехмерным спиральным и винтообразным стенкам трубы.

В случае со спиралевидной геликоидальной трубой (№ 2) имеют место следующие значения водовыпуска и скоростей потока.

Значение трения в спиралевидной геликоидальной трубе приближается к нулю:

когда q = 0,14 л/с или v = 0,28 м/с, и когда q = 0,19 л/с или v = 0,39 м/с, и когда q = 0,38 л/с или v = 0,60 м/с, и когда q = 0,46 л/с или v = 0,92 м/с и достигает максимального значения;

когда q = 0,127 л/с или v = 0,254 т/с, и когда q = 0,165 л/с или v = 0,330 м/с, и когда q = 0,225 л/с или v — 0,430 м/с, и когда q = 0,360 л/с или v =…..

В чертеже 9, который является наиболее всесторонним дополнением к чертежу 8, примечательно, что водовыпуск и гладких и прямых труб подвергается ритмичным колебаниям, очень похожим на таковые у спиралевидной геликоидальной трубы. Это, по-видимому, объясняется тем, что вода спирально закручивается во время подачи на водозаборнике экспериментальной установки, и тем, что установка имеет U-образную форму. Направление линий соединения, соответствующих измеренным значениям, даже позволяет предположить, что здесь мы имеем дело с двумя связанными с водовыпуском колебаниями, расположенными одно на другом, которые, вероятно, являются результатом объединенного действия, относящегося к скручиванию движения и конфигурации испытательного стенда.