Freistrahl

Freie Düsen zeigen das Verhalten von Flüssigkeiten, das durch die Bernoulli-Gleichung beschrieben wird, wenn die Flüssigkeit eine Düse verlässt und frei in die Luft strömt.

Die Strömungsgeschwindigkeit an der Düse wird durch die Höhe der darüber liegenden Flüssigkeitssäule bestimmt, die potentielle Energie in kinetische Energie umwandelt.

Der Austrittsdruck des Strahls entspricht dem atmosphärischen Druck, und die Geschwindigkeit nimmt zu, wenn das Fluid aus einem großen Reservoir strömt.

Aufgrund der Trägheit des Fluids verengt sich der Strahl kurz vor der Düse und bildet so die kleinste Querschnittsfläche. Dieses Phänomen ist als Vena contracta bekannt.

Das Verhältnis der Fläche des Strahls an der Vena contracta und der Fläche der Düse ergibt den Kontraktionskoeffizienten.

Verschiedene Düsenformen, wie z. B. messerkantige, gut abgerundete, scharfkantige und wiedereintretende Designs, beeinflussen das Strömungsmuster und den Kontraktionskoeffizienten.

Bei der Planung von Systemen wie Überläufen und Wehren wird der Vena-contracta-Effekt für eine genaue Durchflussmessung berücksichtigt.

Freistrahlen sind im Bauwesen von entscheidender Bedeutung, um die Strömung zu kontrollieren und strukturelle Auswirkungen zu minimieren.