Определим силу, с которой поток действует на стенки неподвижного канала на участке между сечениями 1—1 и 2—2 (рис. 1.113). Движение жидкости принимаем установившимся. Рис. 1.113. Схема для определения силы давления потока на стенки неподвижного канала На жидкость, находящуюся на участке потока, действуют следующие внешние силы: 1<\ — сила давления в сечении 1—1\ — сила давления в сечении 2—2; G — вес жидкости; R — сила, с которой стенка канала действует на жидкость. Последняя является равнодействующей сил давления и трения, действующих на жидкость по поверхности стенки канала. жидкость действует на стенку, и направлена в обратную сторону: N — — R. Тогда Результирующая внешних сил, действующих на жидкость, Вследствие равенства сил действия и противодействия сила R, с которой стенка действует на жидкость, равна силе N, с которой где р1 и рг — давления в центрах тяжести входного и выходного сечений; Sx и 5, - площади входного и выходного сечений потока. Рис. 1.114. Схема для определения нагрузки на болты фланцевого соединения Нагрузка на стенки канала определяется разностью давлений жидкости на внутреннюю поверхность стенки и атмосферного давления на наружную поверхность. Поэтому силы Fx и F2 следует находить но избыточным давлениям и рг. Например, пусть жидкость вытекает из резервуара через колено и присоединенный к нему насадок (рис. 1.114, а). Определим силы, нагружающие болтовые группы фланцевого соединения А. Вес колена и насадка учитывать не будем. Для решения задачи сечением 1—1, проведенным через фланцевое соединение А, отрежем колено и насадок (рис. 1.114, б). Рассмотрим их равновесие. На отрезанные колено и насадок действуют силы iVp растягивающая и iVcp срезающая болты, и сила, с которой поток действует на стенки колена и насадка. Согласно уравнению (1.171), последняя складывается из силы давления Fx = pw^Si в сечении 1—1, веса G жидкости в колене и насадке, динамических реакций Nnmn = QmVi — Q pVi потока в сечении 1—1 и NRnn2 = — Qmv2 — Q Pv2 в выходном сечении 2—2 насадка (здесь р1Нэе, Si и vx — соответственно избыточное давление, площадь сечения и скорость жидкости и сечении 1—1; v2 — скорость жидкости на выходе из насадка). Сила давления в сечении 2—2 F2 — 0. Спроектировав все силы на горизонтальное и вертикальное направления, получим Определим силу действия потока на стенки движущегося канала. В этом случае движение жидкости является сложным, ее частицы движутся, во-первых, относительно канала, во-вторых, они вместе с каналом совершают переносное движение. Относительное движение жидкости принимаем установившимся. Для решения поставленной задачи необходимо применить уравнение (1.67) количества движения к относительному движению жидкости. На жидкость, находящуюся в относительном движении, кроме сил Fx и F2 давления во входном и выходном сечениях, силы R реакции стенок канала и веса G, действуют переносная сила инерции Uпер и кориолисова сила инерции Е/кор. Из уравнения количества движения получим, что сила действия потока на стенку движущегося канала
