Особенности распределения скорости и давления водяной струи на выходе из пожарного ствола или насадки

Abstract

Важнейшими элементами систем генерирования огнетушащих потоков являются устройства формирования струй – пожарные стволы (либо насадки). Управлять струями за пределами пожарных стволов не представляется возможным. Поэтому особое внимание инженеров-конструкторов должно быть обращено на создание таких устройств, которые бы позволили наилучшим образом обеспечивать получение нужных характеристик огнетушащих струй в зоне очага пожара еще на этапе их формирования в стволах. Определяющими характеристиками устройств формирования струй в этом случае есть их геометрические конструктивные параметры, а также расход жидкости, давления на входе и выходе ствола, вид получаемой струи, ее дальность, особенности используемых жидкостей. На начальное разрушение водяных струй существенное влияние оказывают вихри, которые образуются вследствие турбулентности. Также разрушение водяных струй может быть следствием изменения средних скоростей в пограничных слоях вдоль поверхностей при движении струй в газах. Водяная струя на выходе из ствола не имеет твердых границ, в ней формируется гидродинамический начальный участок за счет перераспределения скоростей от максимального в ядре струи до минимального на поверхности струи. При определенных условиях можно утверждать о некоем подобии гидродинамических начальных участков во входной зоне ствола и на его выходе. Длина гидродинамического начального участка за пределами пожарного ствола может быть определена подобно длине гидродинамического начального участка во входной зоне ствола. Фактически можно получить описание для поля скоростей движения жидкости по всей длине струеформирующего канала внутри пожарного ствола и за его пределами в компактной части струи. Качество проектирования пожарных стволов и насадок с круговым профилем поперечного сечения внутреннего струеформирующего канала непосредственно зависит от точности определения длины гидродинамического начального участка, что позволяет получить устойчивое течение жидкости на выходе из пожарного ствола без колебаний и пульсаций скорости и давления.

Branch pipes or jet formation devices are the most important elements of systems for generating fire extinguishing streams. It is impossible to control the jets outside the branch pipes. Therefore, special attention of engineers should be paid to the moments of creation of such devices, which would make it possible to provide the best receiving to required characteristics of fire extinguishing jets in the area of fire, even at the stage of their formation in the branch pipes. In this case, the defining characteristics of jet forming devices are their geometric design parameters, fluid flow, pressure at the inlet and outlet of the pipe, type of the resulting jet, its range and features that liquids are use. The primary breakup of water jets is significantly affected by vortexes that are formed due to turbulence. Also, breakup of water jets can be a consequence of changes in average speed in border layers along surfaces when jets move in gases. The water jet at the exit from the branch pipe hasn't solid borders, a hydrodynamic initial section is formed in it due to the redistribution of speed from the maximum in the jet core to the minimum on the jet surface. Under certain conditions, it can be argued about a certain similarity of hydrodynamic initial sections in the entry zone of the pipe and at its exit. The length of the hydrodynamic initial section outside the branch pipe can be defined similarly to the length of the hydrodynamic start section in the entrance zone of the pipe. In fact, it is possible to obtain a description for the field of speed of fluid motion along the entire length of the jet-forming channel inside the branch pipe and outside in the compact part of the jet. The design quality of branch pipes and nozzles with a circular cross-sectional profile of the internal jet-forming channel directly depends on the precision of determining the length of the hydrodynamic initial section, which allows you to obtain a stable fluid flow at the exit from the branch pipe without fluctuations and pulsations of speed and pressure.