Serbest Jet

Serbest jetler, bir rezervuardan atmosfere bir açıklıktan dirençsiz bir şekilde çıkan sıvı akışını tanımlar. Sıvı jetinin hızı (V), Bernoulli ilkesi kullanılarak türetilir ve şu şekilde ifade edilir:

Burada h, sıvının açıklığın üzerindeki yüksekliğidir. Bu ilişki, hem rezervuar yüzeyinde hem de jet çıkışında atmosfer basıncını varsayar. Sıvı sütununun yüksekliği, sıvının bir rezervuardaki nozuldaki hızını yönetir; burada sıvının potansiyel enerjisi akış sırasında kinetik enerjiye dönüşür.

Vena contracta olgusu, sıvı keskin kenarlı bir delikten çıktığında meydana gelir ve bu da jet çapı dj'nin nozul çapından daha küçük olmasına neden olur. Bunun nedeni, sıvı akış çizgilerinin ani kenarları takip edememesi ve daralmış bir akış bölgesi oluşturmasıdır. Büzülme katsayısı, jetin vena contracta'daki kesit alanının nozulun kesit alanına oranıdır ve jet büzülmesinin derecesini belirler. Bu parametre, bıçak ağızlı, keskin ağızlı, iyi yuvarlatılmış ve yeniden girişli nozullar gibi çeşitli tasarımların farklı akış desenleri ve büzülme özellikleri üretmesiyle nozulun geometrisinden etkilenir. İyi yuvarlatılmış bir nozul için C_c = 1,0 iken, keskin veya bıçak ağızlı delikler C_c'yi yaklaşık 0,61'e düşürür. Yeniden girişli nozullar daha da düşük değerler sergiler.

Bu akış özellikleri ve büzülme etkileri, rezervuarlardan endüstriyel nozullara kadar sıvı deşarjını içeren mühendislik uygulamalarında kritik öneme sahiptir.