Истечение жидкости через затопленное отверстие

Истечение жидкости через затопленное отверстие можно наблюдать при перетекании ее из одного резервуара в другой, тоже заполненный жидкостью (рисунок 3.5). Для нахождения скорости истечения и расхода воспользуемся уравнением Бернулли, записывая его для сечений I-I и II-II, т.е.

Допустим, что площади свободных поверхностей жидкости слева и справа от стенки значительно больше площади отверстия. Тогда можно считать, что u ₁»0 и u ₂»0. Обозначим через u скорость в сжатом сечении струи. Потери энергии в рассматриваемом случае складываются из потерь на преодоление острой кромки затопленного отверстия, аналогичные тем,
которые возникают при истечении жидкости в атмосферу

,

и потерь на внезапное расширение струи от сжатого сечения до сечения в резервуаре, которые на основании первой формулы будут

.

Следовательно,

.

Таким образом,

.

Так как z ₁ –z ₂ =H, то

.

Если на свободные поверхности слева и справа от стенки действует одинаковое давление (допустим атмосферное), тогда

,

где

есть коэффициент скорости при истечении жидкости через затопленное отверстие так, что

.

Расход жидкости

,

где - коэффициент расхода.

Опытами установлено, что =0.985× e, и следовательно, . Как видно, коэффициенты, характеризующие истечение жидкости через затопленное отверстие, мало отличаются от аналогичных коэффициентов, полученных при истечении жидкости в атмосферу. Поэтому при расчетах затопленных отверстий пользуются коэффициентами e, j и m, соответствующими истечению жидкости в атмосферу.