Пусть круглый цилиндр, способный свободно вращаться на своей оси, вносится в струю воды или в область границы воздушного потока. В некотором интервале погружений, в противоположность упомянутому эффекту Коапда, цилиндр выталкивается из потока и при этом вращается в направлении, обратном ожидаемому, - против «мельничного колеса»! Такой эффект наблюдается только при условии двухстороннего обтекания цилиндра. Если цилиндр заглублен настолько мало, что обтекает лишь с одной стороны, он вращается «правильно». Но величина этого порогового заглубления весьма мала. При продолжении заглубления направление вращения становится «встречным», затем достигается максимум скорости, ее падение и, наконец, полная остановка, когда цилиндр полностью погружается в поток.

Если речь идет о тонкой струе, сравнимой по толщине с диаметром цилиндра, то при аномальном вращении струя сильно отклоняется от цилиндра, который может быть далеко заглублен за геометрическую ось невозмущенной струи. Однако в некоторый момент струя скачком перебрасывается по другую сторону цилиндра, и он начинает вращаться в обратном направлении, так что явление носит гистерезисный характер. Как выяснилось, эффект наблюдается не только для цилиндра, но и для шара и на границе плоских и осесимметричных струй, как водяных, так и воздушных .

Рассматриваемое явление, благодаря сочетанию вращения и выталкивающей силы, внешне напоминает эффект Магнуса, однако имеет совершенно иную природу. Эффект Магнуса состоит в том, что принудительно вращающийся цилиндр или шар испытывает со стороны набегающего потока действие поперечной силы, связанной с принудительной циркуляцией. Если поток однороден, то при нулевой скорости вращения поперечная сила отсутствует. Рассматриваемые здесь эффекты аномального вращения и силового взаимодействия возникают спонтанно, под действием механизма, обусловленного неоднородностью потока. При этом сила действует и на неподвижное обтекаемое тело. Угловая скорость вращения свободного цилиндра оказывается точно пропорциональной скорости натекающего потока. Это позволяет считать обтекание приближенно невязким, но с некоторой циркуляцией, для определения которой необходимо обобщить постулат Жуковского - Чаплыгина о конечности скорости на острой кромке крыла на случай гладкого контура. Такое обобщение предполагает, что вырабатываемая циркуляция минимизирует максимум скорости на контуре обтекаемого тела. Данный минимаксный принцип позволяет качественно и отчасти количественно верно предсказывать направление и величину циркуляции в различных условиях обтекания.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Воздушная струя

Введение

Теория струйных течений газа (воздуха) применяется в устройствах систем вентиляции, воздушных душей, воздушных завес, при расчете подачи или отсасывания масс воздуха через вентиляционные решетки, горелок и др.

Вентиляция (от лат. ventilatio - проветривание) - процесс удаления отработанного воздуха из помещения и замена его наружным. В необходимых случаях при этом проводится: кондиционирование воздуха, фильтрация, подогрев или охлаждение, увлажнение или осушение, ионизация и т. д. Вентиляция обеспечивает санитарно-гигиенические условия (температуру, относительную влажность, скорость движения воздуха и чистоту воздуха) воздушной среды в помещении, благоприятные для здоровья и самочувствия человека, отвечающие требованиям санитарных норм, технологических процессов, строительных конструкций зданий, технологий хранения и т. д.

Также под этим термином в технике часто имеются в виду системы оборудования, устройств и приборов для этих целей.

Различают два основных способа вентиляции зданий: вентиляция вытеснением и вентиляция перемешиванием.

Вентиляция вытеснением преимущественно используется для вентилирования больших промышленных помещений, поскольку она может эффективно удалять излишки тепловыделений, если правильно рассчитана. Воздух подается на нижний уровень помещения и течет в рабочую зону с малой скоростью. Этот воздух должен быть несколько холоднее, чем воздух помещения, чтобы работал принцип вытеснения. Этот метод обеспечивает прекрасное качество воздуха, но он менее пригоден для использования в офисах и других небольших помещениях, поскольку терминал направленной подачи воздуха занимает довольно много места, и часто непросто избежать сквозняков в рабочей зоне.

Вентиляция перемешиванием является предпочтительным способом раздачи воздуха в ситуациях, когда необходима, так называемая, комфортная вентиляция. Основой этого метода является то, что подаваемый воздух поступает в рабочую зону уже смешанным с воздухом помещения. Расчет системы вентиляции должен быть сделан таким образом, чтобы воздух, циркулирующий в рабочей зоне, был достаточно комфортным. Другими словами, скорость воздуха не должна быть слишком большой, и температура внутри помещения должна быть более или менее однородной.

Воздушная струя, входящая в помещение, вовлекает в поток и перемешивает большие объемы окружающего воздуха. В результате объем воздушной струи увеличивается, тогда, как ее скорость снижается тем больше, чем дальше он проникнет в помещение. Подмешивание окружающего воздуха в воздушный поток называется эжекцией.

Рис. 1. Эжекция

Движения воздуха, вызванные воздушной струей, вскоре тщательно перемешивают весь воздух в помещении. Загрязняющие примеси, находящиеся в воздухе, не только распыляются, но и равномерно распределяются. Температура в различных частях помещения также выравнивается.

При расчетах вентиляции перемешиванием самым важным моментом является обеспечение того, чтобы скорость воздуха в рабочей зоне не была слишком высокой, иначе возникает ощущение сквозняка.

Обоснование

Воздушный душ- это устройство в системе местной приточной вентилции, обеспечивающее подачу сосредоточенного потока воздуха, создающего в зоне непосредственного воздействия этого потока на человека.

Воздушный душ применяется на фиксированных рабочих местах или в местах отдыха. Особенно эффективны в производственных помещениях (рис),где работающие находятся под воздействием высокой температуры. Установки для воздушных душей бывают стационарные и передвижные.

Воздушная завеса (тепловая завеса, воздушно-тепловая завеса) - создает невидимый барьер воздушного потока.

Завесы могут быть с электрическим, водяным, паровым, газовым нагревом, а также без нагрева.

По монтажу:

· завесы вертикального монтажа;

· завесы горизонтального монтажа;

· завесы скрытого монтажа (встраиваемые в / за фальшь потолок, дверной проем).

По типу нагрева:

· завесы с нагревом (завесы с нагревом принято называть воздушно-тепловыми или же тепловыми завесами, так как экранирование дверного проема осуществляется подогретым воздухом);

· завесы без нагрева (завесы без нагрева принято называть ("холодным потоком").

В конструкцию тепловой завесы входят:

· электронагреватель или водяной нагреватель, а также большие промышленные тепловые завесы могут оснащаться паровым или газовым нагревателем (в случае если завеса с нагревом, в завесе без нагрева отсутствует такого рода нагреватель);

· вентиляторы;

· воздушный фильтр (для моделей с водяным нагревом).

Вентиляционные решётки представляют собой конструкции, которые сегодня нашли широкое применение в строительной отрасли при внутренней и наружной отделке помещений и зданий, прокладке коммуникационных систем. Они выполняют функции воздухораспределительного устройства в системах вентиляций различного типа. Сегодня эти конструкции используются при монтаже и наладке работы приточно-вытяжных вентиляций.

Современные модели решёток могут использоваться не только для распределения воздуха, но и для его подачи или удаления. Всё зависит от типа вентиляционной системы. Такие конструкции очень часто можно встретить в частных домах, административных и торговых зданиях, офисных помещений. То есть их использование целесообразно в тех помещениях, где возникает необходимость в создании и поддержании оптимальных температурных и влажностных показателей.

Научная теория воздушных струй

Струя газа называется затопленной, если она распространяется в среде с теми же физическими свойствами, что и у нее самой. При изучении движения воздуха в системах вентиляции встречаются различные случаи распространения затопленных струй. Но при рассмотрении этих случаев в качестве исходной используется схема свободной струи. Свободная струя - это струя, распространяющаяся в безграничной среде. (Струя, не ограниченная твердыми стенками, называется свободной.) Струя при этом может истекать в неподвижную среду, а так же в поток воздуха.

В данном случае различают:

· Струнную струю, струя, истекающая в поток, направление скорости которого совпадает с направлением струи.

· Струю в сносящем потоке, если скорость потока направлена под углом к оси струи.

· Струю во встречном потоке, когда векторы продольной скорости струи и скорости потока направлены навстречу друг другу.

По виду энергии, расходуемой на образование струи, различают:

· Приточные (механические) струи, создаваемые вентилятором, компрессором, эжектором и т.п.

· Конвективные струи, образующиеся вследствие нагревания или охлаждения воздуха вблизи горячих или холодных поверхностей различных тел.

Струи различают также по форме начального сечения:

· Если сечение круглое, то струя называется осимметричной.

· Если сечение имеет вид бесконечно длинной полосы постоянной высоты, то она называется плоскопараллельной или плоской.

Температуры струи и окружающей среды могут быть одинаковыми или различными.

В соответствии с этим различают струи изотермические и неизотермические. На рис. 3 показана воздушная струя, которая формируется в случае, когда воздух принудительно подается в помещение через отверстие в стене. В результате появляется свободная воздушная струя. Если температура воздуха в струе такая же, как и в помещении, она называется свободной изотермической струей.

По степени воздействия окружающего пространства на характер движения струи различают:

· струи свободные;

· полуограниченные или настильные, движущие вдоль ограничивающей пространство плоскости;

· ограниченные (стесненные), вытекающие в пространство конечных размеров, соизмеримых с начальными размерами струи.

В зависимости от режима истечения струи могут быть:

· ламинарными (течение, при котором жидкость или газ перемещается слоями без перемешивания и пульсаций);

· турбулентными (форма течения жидкости или газа, при которой их элементы совершают неупорядоченные, неустановившиеся движения по сложным траекториям, что приводит к интенсивному перемешиванию между слоями движущихся жидкости или газа).

В системах вентиляции наблюдаются турбулентные струи. Еще одно определение: если в начальном сечении имеются вращательные составляющие скорости, то такая струя называется закрученной.

Подробнее. При турбулентном движении наряду с осевым движением существует и поперечное движение частиц. При этом частицы попадают за пределы струи и переносят в граничащие со струей массы неподвижного воздуха свое количество движения, увлекают (эжектируют) эти массы, придавая им определенную скорость.

На место ушедших из струи частиц в нее попадают частицы из окружающего воздуха, которые подтормаживают граничные слои струи. Следствием этого обмена импульсами между струей и неподвижным воздухом появляется возрастание массы струи и убывание скорости у ее границ.

Подторможенные частицы струи вместе с увлеченными частицами окружающего воздуха образуют турбулентный пограничный слой, толщина которого по мере удаления от выходного отверстия непрерывно возрастает. соприкасаясь с внешней стороны с неподвижной средой (?? = 0), а свнутреннй стороны - с ядром постоянной скорости (?? = ?? 0), пограничный слой приобретает переменный профиль скоростей. Рис.4.

Ядро постоянной скорости по мере удаления от выходного отверстия и утолщения пограничного слоя сужается, пока полностью не исчезнет. После этого пограничный слой уже заполняет все сечение струи, включая и ось потока.

Поэтому дальнейшее размывание струи сопровождается возрастанием ее ширины и при этом падает скорость на оси.

Сечение струи, в котором завершается размыв ядра постоянной скорости и на оси которого обе половины пограничного слоя смыкаются, называется переходным сечением. Участок струи, расположенный между выходным отверстием и переходным сечением, в котором скорость на оси остается неизменной и равной начальной скорости?? 0 , называется начальным. Участок, следующий за переходным сечением, в котором скорость на оси постепенно уменьшается и затухает, называется основным. Границы струи, как внешняя, так и ядра постоянной скорости, прямолинейны. Точка О пересечения внешних границ струи называется полюсом струи.

Статическое давление в разных точках струи изменяется несущественно и приблизительно равно давлению окружающего пространства, т.е. свободную струю можно считать изобарической.

Основными параметрами турбулентной струи являются осевая скорость??, диаметр D для круглых сечений и ширина?? для плоских струй, расход воздуха?? и средняя скорость??.

Из теоретических и экспериментальных исследований Генриха Наумовича Абрамовича следует, что основные параметры струи зависят от коэффициента турбулентности а, характеризующего интенсивность перемешивания и зависящего от конструкции насадка, из которого вытекает струя. (Генрих Наумович Абрамович (1911 - 1995) - советский учёный в области теоретической и прикладной газовой динамики).

Чем больше коэффициент турбулентности а, тем интенсивнее перемешивание и больше угол одностороннего расширения струи.

Таблица значений коэффициента турбулентности а и угла расширения струи 2?? для некоторых типов насадков.

Определение. Струя форма течения, при которой жидкость (газ) течет в окружающем пространстве, заполненном жидкостью (газом) с отличающимися от нее физическими параметрами: скоростью, температурой, составом и т. п. Струйные течения разнообразны - от струи ракетного двигателя до струйного течения в атмосфере. Воздушная струя - это воздушный поток, образующийся при выходе из воздухопровода в пространство большого объёма, не имеющий твёрдых границ.

Распределение и форма. Воздушная струя состоит из нескольких зон с различными режимами потоков и скоростями перемещения воздуха. Зона, представляющая наибольший практический интерес, - это основной участок. Скорость в центре (скорость вокруг центральной оси) является обратно пропорциональной расстоянию от диффузора или клапана, т. е. чем дальше от диффузора, тем меньше скорость воздуха. Воздушная струя полностью развивается на основном участке, и превалирующие здесь условия будут оказывать решающее воздействие на режим потоков в помещении в целом.

Основной участок воздушной струи, скорость наклона. От формы диффузора или проходного отверстия воздухораспределителя зависит форма воздушной струи. Круглые или прямоугольные проходные отверстия создают компактную воздушную струю конической формы. Для того чтобы воздушная струя была абсолютно плоской, проходное отверстие должно быть более чем в двадцать раз шире своей высоты или таким же широким, как помещение. Воздушные веерные струи получаются при прохождении через совершенно круглые проходные отверстия, где воздух может распространяться в любых направлениях, как в приточных диффузорах.

Рис. 5. Различные типы воздушных струй

вентиляция завеса воздушный эжекция

Скоростной профиль. Скорость воздуха в каждой части струи можно рассчитать математически. Для расчета скорости на определенном расстоянии от выходного отверстия диффузора/клапана, необходимо знать скорость воздуха на выходе из диффузора/клапана, его форму и тип воздушной струи, который им формируется. Таким же образом, возможно, рассмотреть, как варьируют скорости в каждом профиле струи.

Используя эти расчеты, можно нарисовать кривые скорости для всей струи. Это дает возможность определить области, которые имеют одну и ту же скорость. Эти области называются изовелами (линии постоянной скорости). Убедившись, что изовела, соответствующая 0,2 м/сек, находится за пределами рабочей зоны, можно быть уверенным, что скорость воздуха не превысит этот уровень непосредственно в рабочей зоне.

Рис. 6. Различные изовелы воздушной струи

Коэффициент диффузора. Коэффициент диффузора - постоянная величина, которая зависит от формы диффузора или клапана. Коэффициент можно рассчитать теоретически с использованием следующих факторов: импульсное рассеивание и сужение воздушной струи в точке, где она подается в помещение, и степень турбулентности, созданная диффузором или клапаном.

На практике коэффициент определяют для каждого типа диффузора или клапана, измеряя скорость воздуха как минимум в восьми точках, находящихся на разном расстоянии от диффузора/клапана и не менее чем в 30 см друг от друга. Эти значения затем наносят на график с логарифмическим масштабом, который показывает замеренные величины для основного участка воздушной струи, а это, в свою очередь, дает значение для константы.

Коэффициент диффузора дает возможность рассчитать скорости воздушной струи и спрогнозировать распределение и путь воздушной струи. Этот коэффициент отличен от коэффициента К, который используется для введения верного значения объема воздуха, выходящего из приточного воздухораспределителя или ирисового клапана. Коэффициент К описан на странице 390.

Эффект настилания. Если воздухораспределитель установлен в достаточной близости от плоской поверхности (обычно это потолок), выходящая воздушная струя отклоняется в ее сторону и стремится течь непосредственно по поверхности. Этот эффект возникает вследствие образования разряжения между струей и поверхностью, а так как нет возможности подмеса воздуха со стороны поверхности, то струя отклоняется в ее сторону. Это явление называется настилающим эффектом.

Рис. 7. Настилающий эффект

Практические эксперименты показали, что расстояние между верхней кромкой диффузора или клапаном и потолком не должно превышать 30 см, чтобы возник настилающий эффект. Эффект настилания можно использовать для того, чтобы увеличить путь холодной воздушной струи вдоль потолка до внедрения ее в рабочую зону. Коэффициент диффузора будет несколько выше при возникновении настилающего эффекта, чем при свободном воздушном потоке. Также важно знать, как крепится диффузор или клапан при использовании коэффициента диффузора для проведения различных расчетов.

Неизотермическая воздушная струя. Распределение становится более сложной, когда подаваемый воздух теплее или холоднее, чем внутри помещения. Тепловая энергия, возникающая в результате разницы в плотности воздуха при различных температурах, заставляет более холодный воздушный поток двигаться вниз (струя тонет), а более теплый воздух устремляется вверх (струя всплывает).

Это означает, что две различные силы оказывают воздействие на холодную струю, находящуюся у потолка: эффект настилания, который старается прижать ее к потолку, и тепловая энергия, которая стремится опустить ее к полу.

На определенном расстоянии от выхода диффузора или клапана тепловая энергия будет преобладать, и воздушная струя в конечном итоге отклонится от потолка.

Отклонение струи и точка отрыва могут быть рассчитаны с помощью формул, основанных на температурных дифференциалах, на типе выходного отверстия диффузора или клапана, а также на скорости воздушного потока и т. д.

Рис. 8. Точка отрыва воздушной струи (Хm) и отклонение (Y)

Важные критерии при расчете вентиляции. Важно правильно выбрать и разместить воздухораспределитель. Важно также, чтобы в рабочей зоне температура и скорость воздуха были приемлемыми.

Расстояние х 0 от полюса до выходного отверстия:

круглая струя - х 0 = ;

· плоская струя - х 0 = . Где?? 0 -диаметр отверстия или насадка; ?? 0 - половина высоты плоского насадка.

Длина начального участка х н струи:

круглой - х н = ;

плоской - х н = .

Осевая скорость?? в основном участке на расстоянии х от полюса струи:

· круглой - ?? = ;

· плоской - ?? = .

Расход воздуха?? в основном участке на расстоянии х от полюса струи:

· круглой - ?? = 4,36?? 0 ();

· плоской (на единицу ширины насадка) - ?? = 1,2?? 0 .

Диаметр круглой струи в основном участке на расстоянии х от полюса струи:

Средняя скорость в основном участке струи:

· круглой - ?? = ;

· плоской - ?? = .

Высота плоской струи:

4,8?? 0 ().

Правильная скорость воздуха в рабочей зоне. Для большинства воздухораспределительных устройств в каталоге приведена характеристика, называемая длина струи. Под длиной струи понимается расстояние от приточного отверстия диффузора или клапана до сечения воздушной струи, в котором скорость ядра потока снижается до определенного значения, обычно до 0,2 м/сек. Длина струи обозначается и измеряется в метрах.

Рис. 9. Понятие "Длина струи"

Первое, что принимается во внимание при расчетах систем воздухорас-пределения,- это то, как избежать слишком высоких скоростей воздушного потока в рабочей зоне. Но, как правило, в рабочую зону попадает отраженный или обратный ток этой струи: см. рис.10.

Рис. 10. Обратный воздушный поток при установленном на стене диффузоре

Скорость обратного воздушного потока составляет примерно 70 % от скорости, основной воздушной струи у стены. Это означает, что диффузор или клапан, установленный на задней стене, подающий струю воздуха с конечной скоростью 0,2 м/сек, вызовет скорость воздуха в обратном потоке 0,14 м/сек. Что соответствует комфортной вентиляции в рабочей зоне, скорость воздуха в которой не должна превышать 0,15 м/с.

Длина струи для описанного выше диффузора или клапана такая же, как длина помещения, и в данном примере является прекрасным выбором. Приемлемая длина струи для установленного на стене диффузора лежит между 70 % и 100 % длины помещения.

Проникающая способность воздушной струи. Форма помещения может оказать существенное влияние на конфигурацию потока. Когда поперечное сечение воздушного потока составляет более 40 % от поперечного сечения помещения, эжекция воздуха помещения в поток прекратится. В результате воздушная струя начнет подмешивать собственный воздух. При этом увеличение скорости подаваемого воздуха не решит проблему, поскольку проникающая способность останется прежней, увеличится только скорость воздушной струи и окружающего воздуха в помещении.

В той части помещения, куда не доходит основной воздушный поток, начнут появляться другие воздушные потоки, вторичные вихри. Однако, если длина помещения менее чем в три раза больше его высоты, можно предположить, что воздушная струя проникнет до конца помещения.

Рис. 11. Вторичные вихри образуются в самом дальнем конце помещения, куда не доходит воздушная струя

Обтекание препятствий. Воздушная струя при наличии препятствий на потолке в виде перекрытий, светильников и др., если они расположены слишком близко от диффузора, может отклониться и опуститься в рабочую зону. А потому необходимо знать, какое расстояние должно быть (А на графике) между устройством, подающим воздух, и препятствиями для свободного продвижения струи воздуха.

Рис. 12. Минимальное расстояние до препятствия

Установка нескольких воздухораспределителей. Если один потолочный диффузор предназначен для обслуживания всего помещения, он должен быть размещен как можно ближе к центру потолка, и общая площадь не должна превышать размеров, указанных на рис. 12.

Рис. 12. Небольшое помещение, вентилируемое одним потолочным диффузором

Если помещение большое, необходимо разделить его на несколько зон, и в каждой зоне поместить по диффузору.

Рис. 13. Большое помещение, вентилируемое несколькими потолочными диффузорами

Помещение, вентилируемое несколькими настенными диффузорами, также делят на несколько зон. Количество зон зависит от растояния между диффузорами, достаточного для предотвращения воздействия друг на друга. Если два воздушных потока смешиваются, получается один поток с большей длиной струи.

Рис. 14. Большое помещение, вентилируемое несколькими настенными диффузорами

Подача теплого воздуха. Горизонтально подаваемый потолочным диффузором теплый воздух хорошо обогревает помещения с высотой потолков до 3,5 метров, повышая комнатную температуру на 10-15°С.

Рис. 15. Горизонтальная подача воздуха потолочным диффузором

Однако в очень высоких помещениях подаваемый воздух должен быть направлен вертикально вниз, если он используется и для обогрева помещения. Если разница температур не более 10°С, то воздушная струя должна опуститься примерно до 1 м от пола, чтобы температура в рабочей зоне стала комфортной.

Рис. 16. Вертикальная подача воздуха потолочного диффузора

Подача холодного воздуха. Если подаваемый вдоль потолка воздух холоднее воздуха в помещении, важно, чтобы скорость воздушной струи была достаточно высока, чтобы обеспечить ее прилегание к потолку. Если ее скорость будет слишком мала, существует риск того, что тепловая энергия может направить воздушную струю вниз к полу слишком рано.

На определенном расстоянии от диффузора, подающего воздух, воздушная струя в любом случае отделится от потолка и отклонится вниз. Это отклонение случится быстрее для воздушной струи, которая имеет температуру ниже комнатной, а потому в этом случае длина струи будет короче.

Рис. 17. Разница между длиной изотермической и неизотермической струй

Воздушная струя должна пройти, по крайней мере, 60 % глубины помещения, прежде чем отделиться от потолка. Максимальная скорость воздуха в рабочей зоне будет, таким образом, почти такой же, как и при подаче изотермического воздуха.

Когда температура подаваемого воздуха ниже комнатной, воздух в помещении будет до некоторой степени охлаждаться. Приемлемый уровень охлаждения (известный как максимальный эффект охлаждения) зависит от требований к скорости воздуха в рабочей зоне, от расстояния до диффузора, на котором воздушная струя отделяется от потолка, и также от типа диффузора и его местоположения.

В общем, большая степень охлаждения достигается при использовании потолочного, а не настенного диффузора. Это происходит потому, что потолочный диффузор распространяет воздух во всех направлениях, а потому ему требуется меньше времени для смешивания с окружающим воздухом и для выравнивания температуры.

Правильный выбор воздухораспределителя. Воздухораспределители могут крепиться либо на потолок, либо на стену. Они часто оборудованы соплами или имеют перфорацию, что облегчает подмешивание окружающего воздуха в воздушный поток.

Сопловые диффузоры являются наиболее гибкими устройствами, поскольку допускают индивидуальную настройку каждого сопла. Они идеальны для подаваемого воздуха, температура которого значительно ниже температуры в помещении, особенно если они установлены на потолке. Модель распределения может изменяться путем поворота сопел в различных направлениях.

Диффузоры с перфорацией дают положительный эффект там, где температура воздушной струи существенно ниже температуры окружающего воздуха. Они не так гибки, как сопловые диффузоры, но при помощи экранирования подаваемого воздушного потока в различных направлениях можно изменить модель распределения.

Настенные решетки имеют большую длину струи. Они имеют ограниченные возможности для изменения модели распределения и не очень подходят для подаваемого воздуха, имеющего температуру значительно ниже температуры окружающего воздуха.

Заключение

Итак, воздушная струя - основной элемент работы вентиляционного оборудования. В этой работе были рассмотрены виды вентиляции и их оборудования, формы воздушных струй и их разновидности. Особое внимание было уделено на применении воздушных струй. Здесь в заключении можно их расширить.

Еще в незапамятные времена люди впервые поставили парус, и ветер понес их лодки по воде или сани по льду и снегу. Однако с тех пор воздушным потокам нашлось столько работы, что стоит упомянуть об этом особо. Суда под парусом ходят и по сей день. На них плавают по рекам, озерам и даже океанам. Несомненными достоинствами такого способа передвижения являются чистота и тишина (на воде не остаются бензиновые пятна и не шумит мотор), да и бензин не приходится покупать. Спортсмены же плавают под парусом не только на лодках, но даже просто на досках.

Другие спортсмены используют воздушные потоки для свободных полетов.

Воздух используется и для вполне земных работ. В прежние времена ветер крутил крылья ветряной мельницы. Теперь на место жерновов установили генератор электроэнергии, который преобразует энергию ветра в электрическую - получилась ветровая электростанция.

Мы говорили только о естественных воздушных потоках - ветрах. Но ведь можно создать ветер и искусственно. Самое простое - подуть.

Ветер возникает в том случае, когда существует перепад атмосферного давления: в одном месте давление выше, в другом - ниже, воздух начинает двигаться со стороны высокого давления в сторону низкого. Это значит, что если мы откуда-то откачаем воздух (создадим низкое давление), то туда сразу устремится воздух со всех сторон. Если же, наоборот, мы создадим где-то высокое давление, воздух будет рваться оттуда наружу. Теперь оставим воздуху только один путь на свободу - через узкую трубочку. В трубке начнет дуть очень сильный ветер. Когда вам придется сдувать надувной матрас, обратите внимание, какой сильный поток воздуха вырывается через клапан!

Такие искусственные ветры используют, например, в пневмопочте (воздушная почта).

Теперь возьмем трубу и создадим на одном ее конце пониженное давление воздуха. Воздух снаружи сразу устремится в трубу, захватывая по дороге все легкие предметы. Мы получили пылесос.

Тот же принцип пылесоса используется и при погрузке муки. Ее не пересыпают, а просто отсасывают из машины на склад и обратно. Кстати, и мелют муку тоже при помощи ветра, ведь зерна довольно легкие.

Использование воздушной струи в горной промышленности. Вентиляционная струя после прохождения по всем горным выработкам может нести в себе значительное количество низко потенциальной тепловой энергии, которое после проветривания горных работ выбрасывается в атмосферу. Использование энергетического потенциала вентиляционной струи рудников в зависимости от схемы проветривания, естественной температуры горных пород и отдаленности горнодобывающего предприятия от промышленной инфраструктуры может иметь различные показатели экономической эффективности и экологического эффекта.

А вот еще один пример использования воздушной струи. Плазмотрон - современный аппарат резки металлов (хотя был изобретен в 20 веке), использует в своей работе воздух (или любой плазмообразующий газ). Воздух(Air) или другой плазмообразующий газ(смесь газов), пройдя через канал внутри электродного узла и механизм закрутки образует вихревой поток закрученный вдоль продольной оси электрода плазмотрона и выходящий через геометрически соосный с ним канал сопла.

Использованная литература

1. Е.С. Лаптева. «Основы гидравлики и аэродинамики». Алматы,2016.

2. Н.Н.Беляев, П.Б.Машихина. Применение воздушных струй для интенсификации процесса испарения.

3. Статья «Воздушная оболочка земли» Ispolzovanije_vetra.html.

4. Статья «Применение завихрителей воздушного потока для повышения эффективности ветровых установок». http://vikidalka.ru/2-196929.html.

5. Статья «Воздушные потоки». http://ru-ecology.info/term/19749/.

6. Статья «Комбайны будущего. Использование воздушной струи». http://svistun.info/zemledelie/211.

7. Староверов И.Г. Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений. Воздушное отопление с сосредоточенной подачей воздуха с параллельным направлением воздушных струй. Воздушное отопление с сосредоточенной подачей воздуха с веерным направлением воздушных струи.

8. Статья «Теория воздушных струй». Векотех. http://vecotech.com.ua/podbor-e-montazh-dimohodov/666.html.

9. Статья «Внутреннее устройство и принцип работы плазмотрона установок воздушно-плазменной резки металла». http://www.spektrplus.ru/d_plazm.htm.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Описание конструкции воздушных выключателей. Клапан отсечки и электропневматическая схема воздушного выключателя. Принцип осуществления процесса гашения дуги, типы гасительных камер, система вентиляции. Назначение отделителей в воздушных выключателях.

лабораторная работа , добавлен 17.10.2013


Общие сведения о воздушных линиях электропередач, типы опор для них. Понятие и классификация изоляторов провода трассы. Особенности процесса разбивки трассы, монтажа проводов и тросов. Характеристика технического обслуживания воздушных линий до 1000 В.

курсовая работа , добавлен 05.12.2010


Воздушная линия электропередачи - устройство для передачи электроэнергии по проводам. Конструкции опор, изоляторов, проводов. Особенности проведения ремонта и заземления воздушных линий. Монтаж, ремонт, обслуживание воздушных линий электропередач.

дипломная работа , добавлен 10.06.2011


Тепловые насосы, работающие от воздушного источника, принцип их действия. Принципиальная схема работы. Организация работы отопительной системы. Рынок воздушных тепловых насосов в странах Северной Европы. Повышение энергоэффективности воздушных насосов.

курсовая работа , добавлен 01.06.2015


Организация оперативно-диспетчерского управления в операционной зоне Хакасского РДУ. Методы устранения повреждений воздушных линий. Текущий ремонт линейно-кабельных сооружений. Принципы экологической политики. Инвестиционная деятельность подразделения.

отчет по практике , добавлен 16.09.2014


Понятие и общая характеристика воздушных выключателей, их применение в энергосистемах. Схема включения конденсаторов и шунтирующих резисторов. Серии воздушных выключателей. Устранение неполадок в работе прибора, порядок проведения осмотра и обслуживания.

реферат , добавлен 11.01.2012


Изучение различных изопроцессов, протекающих в газах. Экспериментальное определение СP/СV для воздуха. Расчет массы газа, переходящего в различные состояния. Протекание изотермических процессов, определение состояния газа как термодинамической системы.

контрольная работа , добавлен 17.11.2010


Изучение устройств для подвешивания и изоляции проводов и кабелей на опорах воздушной линии электропередачи или воздушных линий связи. Конструкция подвесных изоляторов. Описания проходных, штыревых и линейных изоляторов. Состав тарельчатых изоляторов.

презентация , добавлен 20.04.2017


Исследование конструктивного устройства воздушных, кабельных линий и токопроводов. Анализ допустимых норм потерь напряжения. Расчет электрических сетей по экономической плотности тока. Обзор способов прокладки кабельных линий. Опоры для воздушных линий.

презентация , добавлен 25.08.2013


Классификация воздушных линий: по класу напряжения, конструктивному исполнению, назначению и условиям защиты. Расчет электрических нагрузок и суммарной максимальной дневной и вечерней мощностей. Выбор мощности силового трансформатора ТП-10/0,4 кВ.

1.Введение ...................................................................................................................2

1.1. Обзор литературы ..........................................................................................3

1.1.1. Общие сведения ...........................................................................................3

1.1.2. Воздушные струи в сносящем потоке .....................................................5

1.1.3. Воздушные струи, развивающиеся при перепаде давлений ............16

1.1.4. Современные методы расчета воздушных завес различного назначения ..................................................................................................16

1.2. Цели и задачи работы ..................................................................................23

2. Постановка задачи ..............................................................................................25

2.1. Постановка задачи .......................................................................................25

2.2. Граничные условия для решения задачи ................................................28

2.3 Начальные условия решения задачи .........................................................28

3. Конечно-разностный метод решения задачи течения газа .........................29

3.1 Общие замечания о возможных методах решения задач газовой динамики .........................................................................................................29

3.2. Дискретизация частных производных .....................................................30

3.3. Дискретизация уравнений описывающих течение газа .......................31

3.4. Сходимость и точность разностных схем. Обоснование выбора величины шагов расчета по пространству и времени .........................33

3.5. Создание программы расчета ВТЗ ............................................................34

4. Экспериментальное исследование течения воздуха в проеме оборудованном ВТЗ .............................................................................................36

4.1 Методика проведения эксперимента. Экспериментальный стенд ......36

4.1.1 Методика проведения эксперимента ......................................................36

4.1.2 Экспериментальный стенд .......................................................................37

5. Анадиз полученных результатов ......................................................................42

6.Список использованной литературы ...............................................................48

Введение.

Современный мир невозможно представить себе без огромного количества полезных и удобных устройств, позволяющих человеку обустраивать свою жизнь с комфортом. Тепло–зимой и прохладный и чистый воздух летом – одно из обязательных требований в жизни обычного цивилизованного человека.

Тепловые завесы приобретают всё большую популярность в наше время. Основным предназначением таких устройств является защита от холодного воздуха помещений, которые отапливаются. Поток воздуха, который создается тепловой завесой, осуществляет преграду воздух, который попадает в помещение через открытые двери, окна и т.п., тем самым сохраняя теплый воздух внутри помещения.

Воздушные завесы предназначены для разделения внешней среды в помещении. Разделение достигается элиминацией естественной конвекции и нагревом входящего холодного воздуха естественной или принудительной вентиляции. Воздушно-тепловые завесы (ВТЗ) используются для защиты рабочих мест от загрязнения или для уменьшения распространения сигаретного дыма в ресторанах. Первая вертикальная воздушная завеса предположительно была введена в США в 1916 году.

Воздушные завесы представляют собой устройства вентиляции локализирующего типа, с помощью которых можно снизить или полностью устранить перемещение воздушных масс через проем, что позволяет уменьшить их вредоносное воздействие на здоровье человека.

Воздушная завеса образует плоскую строго направленную струю воздуха, которая помогает избежать потерь тепла, уходящего через проемы открытого типа. Тем самым, воздушные завесы способствуют повышению комфортабельности атмосферы внутри помещения.

Для того чтобы системы кондиционирования, вентиляции и отопления могли выполнять поставленные перед ними задачи в полном объеме, поддерживая необходимый микроклимат в помещении, необходимо максимально уменьшить теплопотери путем защиты ограждающих конструкций, в число которых входят открытые дверные и оконные проемы. Дело в том, что при непосредственном контакте окружающей среды с атмосферой помещения неизбежно происходит теплообмен, который оказывает существенное влияние на работу систем вентиляции и кондиционирования, уменьшая экономичность их использования, одновременно повышая энергопотребление. Таким образом тепловой баланс помещения нарушается, как в отдельных тепловых участках, так и по всей кондиционируемой площади. За этот процесс отвечают открытые, свободные или регулярно открываемые окна и двери. Через проем в помещение поступает наружный воздух, имеющий более низкую температуру, нежели внутри помещения. Одновременно с этим, теплый воздух помещения выходит через верхнюю часть открытого проема.

Воздушные завесы являются самым эффективным методом борьбы с теплопотерями. Климатическое устройство монтируется над необходимыми проемами горизонтально, либо сбоку проемов вертикально. Плоская направленная струя воздуха помогает разделить внешнее и внутреннее пространство на разные зоны. Таким образом, воздушная завеса превращается в воздушный экран или виртуальную дверь, создавая защиту помещения от внешнего воздействия.

Правильно подобранные и установленные завесы сокращают потери тепла в помещениях до 90%, препятствуя возникновению сквозняков и попаданию снега зимой, а также пыли, пуха, насекомых летом. Завесы с нагревательными элементами позволяют компенсировать потери тепла и поддерживать комфортную температуру в помещениях в холодное время года. Эффективность работы завес определяется:

Скоростью воздушной струи по всей высоте защищаемого проема при установке завесы над проемом или по всей ширине проема при боко вом монтаже;

Мощностью нагрева приточной струи, компенсирующей теплопотери через открытый проем.

Подбираются данные тепловые завесы соответственно по высоте и ширине дверного проема, который будет защищен от холодного воздуха. Считается, что основными параметрами завесы является ее длина и производительность теплого воздуха. Например, длина воздушной завесы должна быть одинакова или немного больше ширины дверного проема, потому что только в этом случае теплый поток воздуха будет полностью перекрывать поток холодного, тем самым защищая его проникновение вовнутрь.

Например, в случае, когда дверной проем составляет в ширину больше, чем 3 метра, то лучше установить несколько тепловых завес. Следует помнить, что чем выше дверной проем, тем мощнее должна быть завеса, и производить больше воздуха. Рекомендуется для защиты маленьких окон киосков, касс использовать завесы производительностью 300 м 3 /час.

Очень важно правильно выбрать тип завесы для создания оптимальной эффективности и комфорта. Воздушная завеса с малой прокачкой воздуха не отсекает сквозняки у пола. Чрезмерно мощная завеса установленная над низкими дверными проемами вызывает чувство дискомфорта у людей под нею и создает повышенную шумность работы. Наилучший результат достигается при перекрытии всей протяженности дверного проема мощным устойчивым потоком воздуха. Завесы могут быть с воздухонагревательной секцией и без нее. Завесы без подогрева устраняют теплопотери так же эффективно, как и завесы с подогревом, однако в некоторых случаях следует учитывать, что не подогретый воздушный поток может вызвать ощущение сквозняка. Дополнительный подогрев воздуха придает комфорт в ощущениях и удовлетворяет потребность в дополнительном тепле к существующему обогреву помещения, осушает пространство, примыкающее к входным дверям.
Необходимое дополнительное тепло определяется исходя из оценки факторов, является ли тепловая завеса единственным источником обогрева в помещении, разницей температур воздуха между холодной и теплой воздушными зонами и затратами.

Производительность по воздуху является основным параметром любой завесы. От производительности зависит скорость воздушного потока и, соответственно, оптимальная высота установки завесы. Например, для защиты стандартного дверного проема шириной 0,8-1,0 метр и высотой 2,0-2,2 метра требуется завеса с производительностью 700-900 м 3 /ч. В этом случае скорость воздушного потока на выходе завесы составит 6-8 м/с, а на уровне пола - 1,5 - 2,0 м/с. Если установить завесу меньшей производительности через нижнюю часть дверного проема будет проникать холодный воздух, и желаемый эффект от тепловой завесы будет достигнут лишь частично. Заметим, что при наличии тамбура применение завесы с низкой производительностью может быть вполне оправдано – двойные двери создают дополнительную преграду холодному воздуху и позволяют использовать менее дорогую завесу.

Тепловые завесы имеют длину от 600 до 2000 мм. Наибольшее распространение получили аппараты длиной 800-1000 мм, предназначенные для установки над стандартными дверными проемами. Длина подобранной завесы должна быть равна или немного больше ширины проема, так как только в этом случае поток воздуха будет целиком его перекрывать и не даст холодному воздуху попасть внутрь. Если проем очень широкий (более 2 метров), то следует устанавливать несколько аппаратов вплотную друг к другу.

Помимо отсечения наружного воздуха, тепловая завеса может так же нагревать воздух в помещении. Для ориентировочных расчетов можно принять, что для обогрева 10 м2 не отапливаемого помещения, при высоте потолков 2,8 - 3,0 м необходим 1 кВт мощности. При этом считается, что стены и потолок помещения имеют хорошую теплоизоляцию (капитальное здание), поскольку обогреть временное сооружение (железный ларек, ангар) практически невозможно - тепло будет уходить через тонкие стенки. Если же завесу предполагается устанавливать в хорошо отапливаемом помещении, то функция нагрева не обязательна, и можно выбрать модель с минимальной мощностью или, так называемую, воздушную завесу - без функции обогрева. Заметим, что защитные свойства воздушного потока определяются только скоростью воздуха и никак не связаны с его температурой, поэтому мощность завесы является дополнительной, а не основной характеристикой.

У всех завес с функцией обогрева есть одна особенность – на выходе даже очень мощной завесы воздух будет только теплым и никогда – горячим. Это объясняется высокой скоростью обдува нагревательных элементов, поэтому тепловую завесу нельзя сравнивать с тепловой пушкой или тепловентилятором, где скорость обдува в несколько раз ниже, а температура воздуха соответственно, выше.

Большинство тепловых завес предназначено для горизонтальной установки сверху открытого проема. Однако бывает, что такая установка невозможна или нецелесообразна. В этих случаях применяется вертикальная тепловая завеса, которая устанавливается сбоку от проема. Соответственно, воздушный поток от вертикальной завесы будет направлен горизонтально. Высота (длина) вертикальной завесы должна быть не менее 3/4 высоты защищаемого проема. В остальном, вертикальная тепловая завеса ничем не отличаются от горизонтальной.

Любая тепловая завеса имеет, как минимум, два переключателя - один включает вентилятор, второй - нагревательные элементы. В дополнении к этому, некоторые завесы имеют двух- или трехступенчатые регуляторы мощности нагрева и двухскоростные вентиляторы. Пульт управления может быть как встроенным, так и выносным (проводным). Встроенные пульты используются только на небольших завесах для стандартных дверных и оконных проемов, иначе до кнопок будет трудно достать. Выносные пульты используются с полупромышленными и промышленными завесами - такой пульт можно установить в любом удобном месте.

В дополнении к пульту можно установить термостат, который будет отключать нагревательные элементы (или всю завесу) при достижении заданной температуры в помещении.

Помимо моделей с электрическим подогревом, существуют завесы с подводом воды - водяные тепловые завесы. Как следует из названия, источником тепла в таких завесах является горячая вода, которая подается из системы центрального отопления. Повышенная сложность монтажа водяных завес компенсируется низкими накладными расходами при эксплуатации и высокой мощностью. Такие завесы обычно применяют в промышленных зданиях с большими открытыми проемами.

Глава 1.

1.1. Обзор литературы.

1.1.1. Общие сведения.

Методы расчета воздушных завес разрабатывались российскими учеными начиная с 1936 года. Первоначально расчет воздушных завес базировался на определении траектории оси струи воздушной завесы, этот метод совершенствовался Г. Н. Абрамовичем, И. А. Шепелевым, В. В. Батуриным, С. Е. Бутаковым. Во всех этих методах не учитывались характеристики герметичности здания. Кроме того, критерием шиберирующих свойств завесы являлось условие пересечения осью струи завесы плоскости ворот на расстоянии от выхода из щели завесы, равном ширине перекрываемого проема. Наибольшее распространение получил метод расчета воздушных завес, в котором расход воздуха завесы определяется с учетом ветровой нагрузки и степени герметичности защищаемого помещения. Этот метод представлен в "Справочнике проектировщика. Ч. 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха" .

Размеры воздушной завесы базируется на балансе между сносящим потоком струи и разницей давления в дверном проеме. Есть также некоторые факты, которые должны быть соблюдены, например, расположения рабочих мест по отношению к дверному проему, распространение пыли, допустимый уровень шума, максимальный расход и пространство установки. Давление в проемах зависит от разницы температур между внутренним и наружным воздухом, герметичность оболочки здания, расположение и размер пути утечки. Разница температур создает распределение давления по всему фасаду здания .

По предложению Ф.Г. Проскуры ВТЗ начали использоваться в угольной промышленности для борьбы с пылью, образующейся при загрузке угля в скипы. В вентиляционной практике воздушно-струйные укрытия начали применяться для локализации вредных выделений от технологического оборудования (передувки над промышленными ваннами, завесы у проемов термических печей, у сушилок и т.п.). Однако наибольшее распространение воздушные завесы нашли для борьбы с холодным воздухом, проникающим через проемы ворот и дверей в зимний период года. Поэтому большинство теоретических и экспериментальных работ посвящено изучению данного типа завес.

Струя воздушной завесы развивается в поперечном потоке газов или воздуха. Развитие струи в сносящем потоке давно привлекает к себе внимание исследователей. Такого рода течения широко известны в тех­нике: различные завесы, камеры сгорания газовых турбин, дутье в топках паровых котлов, распространение дыма из труб, газовые горелки и т.д. В основе изучения всех этих явлений лежат теории струйных течений - свободной затопленной струи, изотермических струй, струи воздуха, рас­пространяющейся в сносящем потоке.

Наиболее изученным видом турбулентных струй является свободная, затопленная струя . В настоящее время известно несколько теорий свободной турбулентности: теория Прандтля, теория Тейлора, новая теория Прандтля, теория Рейхарда, Маттиоли и других авторов. На основе существующих теорий свободной турбулентности и с их помощью профессор Г. Н. Абрамович разработал теорию свободных струй.

Е. И. Поляков высказал предположение, что начальная турбулент­ность не влияет на характер распространения свободной струи и установил, что в основном участке наблюдается один и тот же угол расширения струи, независимо от конструкции насадки, из которой происходит истечение. На характер изменения скорости свободной струи непосредственно влияет только кинематический импульс струи, который зависит от формы начального профиля поля скоростей. Экспериментальные данные подтвердили предположение о том, что абсолютные значения кинематических и энергетических характеристик струи зависят только от количества движения струи при выходе ее из насадки. Это положение учтено в новой теории свободных турбулентных струй Г. Н. Абрамовича и в работах В. Н. Талиева .

Решение многих задач вентиляции (воздушное отопление, аэрация и др.) связано с закономерностями развития неизотермических струй. Первая попытка определения траектории неизотермической струи была сделана В. В. Батуриным и И.А. Шепелевым . В их работе установлено, что искривление неизотермической струи зависит от критерия Архимеда. Для определения траектории оси струи использовались кинематические решения. В результате графического сложения векторов скоростей потока ветра, входящего в ворота и векторов средних скоростей вдоль оси струи воздушной завесы В. В. Батурин и И. А. Шепелев получили уравнение изогнутой оси струи воздушной завесы.

С. С. Сыркин и Д. H. Ляховский экспериментально исследовали формы струи подогретого воздуха, вытекающего в воздух нормальной температуры. Результаты опытов дали значительное отклонение от теоретического решения В. В. Батурина и И.А. Шепелева.

Г. Н. Абрамович, используя экспериментальные данные , разработал теоретический метод расчета формы искривленной струи для горизонтального истечения, позже уравнение траектории струи в более общем виде было дано И. А. Шепелевым . Затем И. А. Шепелев аналитически получил основные расчетные зависимости для свободных неизотермических струй различной формы: осесимметричной, плоской и веерной. Теория И. А. Шепелева дает хорошую сходимость для фонтанов, в тоже время значения осевой скорости и избыточной температуры в ряде случаев значительно отличаются от опытных данных.

Аналитические формулы для расчета траектории неизометрической струи получены также В. Н. Талиевым и В. С. Омельчуком и дают близкие результаты.

Теоретические и экспериментальные исследования по воздушным завесам можно подразделить на две группы:

· работы, где изучается траектория воздушной струи;

· работы, рассматривающие завесу как шибер, уменьшающий количество проходящего через проем воздуха.

1.1.2. Воздушные струи в сносящем потоке

Взаимодействие струи со сносящим потоком весьма сложно. При истечении струи в сносящий поток под некоторым углом к последнему, ось струи под действием сносящего потока искривляется в сторону движения воздуха. Г. С. Шандоров непосредственным измерением установил, что перед газовой струей в сносящем потоке и в лобовой части самой струи имеется зона повышенного статического давления, а в кормовой части струи и за струёй - зона разрежения. Разница давлений по обе стороны струи является физической причиной искривления ее траектории. Форма поперечного сече­ния круглой струи под действием сносящего потока деформируется и стано­вится подковообразной. Это объясняется тем, что периферийные слои струи, имеющие малую скорость и интенсивно сдуваемые воздухом, имеют боль­шую кривизну траектории, чем основная масса струи.

Характер взаимодействия между струей и сносящим потоком таков, что за струей и в самой струе имеются вторичные вихревые течения. В результате процесс перемешивания газа с воздухом в такой струе должен про­исходить значительно интенсивнее, чем в струе, вытекающей в неподвижную среду. Однако в на основе измерений в нескольких нормальных сечениях струи установлено, что масса струи, развивающейся в поперечном потоке, изменяется примерно так же, как и у свободной.

Траектории распространения струй в сносящем потоке наиболее полно исследованы в работах Ю. В. Иванова . Им исследованы траектории одиночной круглой, плоской и прямоугольной струй в свободном поперечном и ограниченном потоке, а также траектории круглых и прямоугольных струй, размещенных в ряд, в поперечном ограниченном поле.

Для создания плоской струи использовались сопла с шириной 0,9; 2,7; 4,0 мм. Опыты проводились при двух значениях отношения абсолютных температур Т2/ T1=1 и 2. При этом отношения кинети­ческих энергий струи и сносящего потока изменялись в широких пределах от 400 до 12,5. Опыты проводились с соплами, ориентированными под углом а=0° и а=30°. Схема развития струи дана на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Схема развития струи в поперечном потоке

В результате обработки опытных данных Ю. Б. Ивановым предложено уравнение для расчета плоской струи в сносящем потоке:

где в о - полуширина сопла;

у - расстояние от оси сопла по нормали к сносящему потоку;

х - расстояние от оси сопла по направлению сносящего потока;

v, w o - скорости истечения газа и сносящего потока;

p, р о - плотности газа и сносящего потока;

а - коэффициент структуры струи;

q - гидродинамический параметр, равный отношению кинетических энергий струи и потока.

В качестве оси струи Ю. В. Иванов принимал линию, соединяющую точки с максимальными значениями скоростей.

В 1965 г. С. Е. Бутаков и В. Д. Столер поставили специальный эксперимент для проверки принимаемого многими авторами допущения о постоянстве количества движения в поперечных сечениях турбулентных струй. Результаты показали, что количество движения в струе, истекающей из круглого отверстия в сносящий поток, остается постоянным, но всегда составляет величину меньшую, чем при отсутствии сносящего потока, и тем меньше, чем больше угол наклона струи к потоку и скорость сносящего потока.

И. Б. Палатник и Д. Ж. Темирбаев провели подробное исследование закономерностей распространения осесимметричной воздушной струи в сносящем потоке. В аналитическом решении траектория струи определена путем составления баланса сил на выделенный элемент струи. Окончательное уравнение траектории струи имеет сложный вид и вычисления ее проводились численным методом. Экспериментальное изучение структуры течения, особенностей данного вида струйного движения, закономерностей поля сил, действующих на струю как при изотермическом, так и при не изотермическом течении, отражено в работе . Для d= 20 мм, а = 90° и q = 0,17*0,04 получена следующая формула для траектории струи:

Траекторией струи авторы работы считали геометрическое место то­чек, являющихся центрами импульсов в каждом сечения струи. В этих экспериментах установлено, что массовый расход в струе в сносящем потоке рас­тет в несколько раз быстрее, чем в струе, вытекающей в неподвижную среду. Достоверность такого результата подкрепляется тем, что проведенные изме­рения показали постоянство избыточного теплосодержания в разных попе­речных сечениях струи. Уровень турбулентности в такой струе оказался значительно выше, чем в свободной затопленной струе и в месте наибольшей кривизны траектории достигал 35%.

Всякая турбулентная струя, истекающая вблизи какой-либо поверхности, будет испытывать влияние этой поверхности. Это явление, вошедшее техническую литературу под названием "эффект Коанда" играет важную роль при изучении искривления струй газа.

Первые попытки теоретического обоснования этого явления были сделаны в 1960 г. С. Буркви и В. Ньюманом. В основу расчета были положены следующие предпосылки: давление внутри циркуляционной зоны распределяется равномерно, осевая линии струи изгибается по дуге окружности радиусом R, ширина струи мала по сравнению с радиусом R, распределение скоростей в изогнутой струе происходит по аналогии со свободной струей, количество движения в струе сохраняется постоянным.

В результате авторы исследования получили уравнение для определения основных параметров струи, развивающейся вблизи плоской поверхно­сти. Так, расстояние вдоль плоской струи до точки деления потока на прямой и обратный определяется по следующей зависимости:

Угол наклона струи при встрече с плоской поверхностью:

Где - постоянная величина

Г. Н. Абрамович получил уравнение оси струи, основанное на сло­жении вектора скорости потока с вектором средней скорости в данном сече­нии струи.

Работа Г. Н. Уфимцева, Ж Б. Белотелова сводилась к определению изогнутой оси струи с помощью теории В. В. Батурина и И. А. Шепелева. Позднее И. А. Шепелев предложил новый метод расчета завес, также основанный на использовании принципа наложения потоков. В этом методе для нахождения уравнения траектории оси складывались функции тока струи и сносящего потока, при этом считалось, что статическое давление в струе остается постоянным. И. А. Шепелевым были получены формулы, с помощью которых можно определить количество воздуха, поступающего в помещение при действии завесы. Однако, вышеуказанный метод решения справедлив для идеальных жидкостей, т.е. тогда когда при взаимодействии потоков не учитывается влияние вязкости воздуха. Поэтому, предлагаемые аналитические выражения имеют значительную погрешность по сравнению экспериментальными данными.

В дальнейшем большое распространение получили динамические методы решения.

Г. Н. Абрамович использовал схему, предложенную М. С. Волынским , по которой кривизна струи определялась из условия уравновешивания силы, вызываемой разностью давлений на передней и задней стенке струи, центробежной силой. Приняв форму струи в виде эллипса, а коэффициент расширения струи таким же, как прямоугольной струи, Г. С. Абрамович получил следующее уравнение для оси струи:

Где:

Сn - коэффициент силы, зависящей от формы крыла.

Для определения оси плоской струи в сносящем потоке им предложено

выражение:

Экспериментальные исследования показали, что на величину ко­эффициента сопротивления Сп при обтекании струи воздушным потоком ока­зывает влияние перепад статического давления вокруг струи.

Вахламов получил уравнение оси струи, используя уравнение ко­личества движения при взаимодействии струй с потоком в проекциях на оси координат. Хотя в процессе решения принимаются довольно грубые допущения, теоретические данные хорошо согласуются с опытными для осесимметричной струи.

Т.А. Гиршович удалось найти теоретически не только форму оси плоской струи, но также ее границы и профиля скоростей в различных поперечных сечениях. Задача решалась в криволинейной системе координат, ось абсцисс которой совмещена с осью струи, а ось ординат - нормаль к ней. В этой системе координат записаны уравнения пограничного слоя для зоны смешения с учетом поля давлений, создаваемого центробежными силами и переменной скорости. Для определения внешней границы струи (со стороны набегающего потока) последняя рассматривалась условно как гра­ничная поверхность тока, полученная от сложения набегающего потенциального потока с системой источников, расположенной на линии, параллельной набегающему потоку и проходящей через начало струи. Причем, распределе­ние источников подбиралось из дополнительного условия, сводящегося к то­му, чтобы давление на границе струи набегающего потока были одинаковыми.

Т. А. Гиршович было проведено также экспериментальное исследо­вание основного и начального участка струи в сносящем потоке. При изуче­нии основного участка рассматривалась струя, выходящая из сопла шириной 1,5 мм. и длиной 300 мм. Сносящий поток создавался аэродинамической трубой диаметром 44 мм. Сравнение Т. А. Гиршович теоретического решения с экспериментальным показало, что ось струи, рассчитанная аналитически, не совпадает с опытными данными. В работе также предложены теоретиче­ские зависимости для расчета развивающейся в попутном потоке веерной струи. В 1973 г. Т. А. Гиршович предложила при расчете параметров плоской турбулентной струи в сносящем потеке учитывать величину разряжения за струёй как некоторую эмпирическую константу. На основе экспериментальных данных она установила, что величина разряжения в сносящем потоке за струей постоянна и равна:

Е. В. Ржевский и В. А. Костерин провели исследо­вание распространения веерных и парных плоских струй в поперечном пото­ке, основанное на взаимодействии сил, воздействующих на элементарный участок струи. Они экспериментально подтвердили, что форма оси веерной и парных плоских струй в сносящем потоке зависит от гидродинамического параметра. Для веерной струи при β = 90° и q = 14-65 было получено:

Опыты показали, что веерная струя отклоняется сильнее, чем одиночная плоская.

Н. И. Акатнов предложил ещё один способ теоретического решения задачи о развитии круглой турбулентной струи в поперечном потоке. Он на­ходил изменение количества движения, которое происходит под действием профильного сопротивления и сопротивления «стока», возникающего вслед­ствие того, что условная граница струи является проницаемой. Полученные им уравнения оси струи и распределение максимальных скоростей вдоль оси струи дают удовлетворительной совпадение с опытами Иванова.

Я. М. Визель и Й. Д. Мостинский , по аналогии с работой Г. Н. Аб­рамовича, рассматривали в своих аналитических решениях струю как крыло, на которое действует сила набегающего потока. Авторы определили форму оси плоской струи исходя из величины лобового сопротивления, которое струя оказывает потоку:

где; Сх - коэффициент лобового сопротивления струи сносящему потоку.

Сравнение с опытными данными показало, что при Сх = 5 и β = П/2

отклонение опытов от теоретической кривой достигает ± 20% (рис. 1.2). Такое расхождение получено и для круглой струи в сносящем потоке.

Рис. 1.2. Траектории струи.

И. А. Шепелев сделал попытку определить форму оси струи неза­висимо от формы приточного отверстия, вычислив величину действующих сил в направлении координатных осей. Он связал их с приращением расстояния dx и dy. Полученное им уравнение оси струи, вытекающей из отверстия произвольной формы под произвольным углом к сносящему потоку, имеет вид:

где: в, l - размеры сопла вдоль, и поперек сносящего потека (ось х на­правлена навстречу сносящему потоку, ось z- вертикально вверх).

Коэффициент аэродинамического сопротивления струи С И. А, Шепелев рекомендует принимать равным 5.

В работе Н. М. Соколовой посвященной исследованию вертикальных воздушных фонтанов, распространяющихся в сносящем потоке, ис­пользуется схема решения И. А. Шепелева. Для установления связи между силами, воздействующими на воздушный фонтан, и перемещениями, Н. М. Соколова рассматривала уравнения количества движения, составленные в проекциях на оси координат. Получены общие формулы, определяющие ко­ординаты оси сносимого компактного плоского воздушного фонтанов.

Для сносимой изотермической струи, истекающей из щелевидного от­верстия, формула имеет вид:

где: Кn – постоянный множитель;

Подобное уравнение получено также Я. М. Визелем, И, Л. Мостинским

Значение численного множителя Кn = 2,85.

Г. С. Шандоров , приняв за основу условие равновесия между аэро­динамической силой, изгибающей струю и центробежной силой, действующей на элемент струи, вывел уравнение, связывающее координаты оси струи:

Проведенные им эксперименты со струёй, втекающей в поток под уг­лом 60°, с отношением динамического давления потока и струи q = 0,0403 - 0,4 и постоянной Сn = 4,7, показали удовлетворительное совпадение с урав­нением .

А. М. Эпштейн , пользуясь теоретическими разработками Г. Н. Абрамовича , получил уравнение оси сносимой неизотермической струи:

где: п - экспериментальная постоянная;

Ач - критерий Архимеда.

И. В. Календайте и М. Я. Залишаускас получили уравнение траектории плоской свободней струи при разных давлениях с двух сторон :

где: k - безразмерный коэффициент.

Метод расчета деформации осей двойных плоскопараллельных струй с учетом перепада статического давления на участке сближения был предло­жен в 1966 г. Б. Г. Худенко .

Также как и в Б. Г. Худенко предполагал, что турбулентные пуль­сации не проникают в пространство между струями, движение воздуха в этой области носит потенциальный характер и происходит без потерь полного давления. Для аналитического выражения профиля скоростей им была принята формула Г. Шлихтинга. Коэффициент разряжения между струями вы­ражается для начального участка:

для основного: участка:

где: А2 - теоретическая константа;

ао - экспериментальная константа;

- относительной расстояние сечения от полюса струи.

Согласно , значения остальных констант могут быть приняты φ1 = 0,981; φ2 = -2,04; А1=0,45; φгр = 2,412.

Координаты оси изогнутой газовой струи

Влиянием эжекции воздуха из межструйного пространства пренебрегалось и считалось, что оси смешивающихся струй распространяются прямолинейно. Повышение статического давления на участке смешения струй в рас­четах не учитывалось.

В 1968 г. К. Форстер, А. К. Мисро и Д. Г. Митчел при расчете налипающей на плоскую поверхность струи предложили учитывать влияние зоны повышенного статического давления, возникающей в месте столкновения струи с поверхностью.

В отличие от известной работы, они предложили в уравнение ко­личества движения изогнутой струи, на участке приближения ее к поверхно­сти, вместо величины атмосферного давления учитывать среднюю величину повышенного статического давления.

В 1970 г. В. А. Арутюнов и Ю. М. Перепелкин., используя теоретические разработки , и применив для описания распределения скоро­стей в плоской налипающей на поверхность струе формулу Г. Шлихтинга для слоя конечной толщины, получили уравнение длины зоны циркуляции, образующейся при налипании плоской струи на поверхность.

Пример: Qэл = 10000 Вт; Qпеч = 90000 Вт; Qв = 50000 Вт;

Qогр = 100000 Вт; Qинф = 20000 Вт; Qс. р. = 25000 Вт.

Решение. Для теплого периода уравнение теплового баланса (2.1) примет вид

https://pandia.ru/text/78/162/images/image038.gif" width="388" height="24 src=">

Для холодного периода

Ассимиляция" href="/text/category/assimilyatciya/" rel="bookmark">ассимилировать вентиляцией :

DIV_ADBLOCK99">

Воздушные потоки – струи, образующиеся в помещении, переносят поступающие в воздух вредные выделения и формируют в объеме воздуха помещения поля скоростей, температур и концентраций.

Знание того, как изменяются в струе по мере ее распространения скорости, температуры и концентрации, позволяет проектировать экономичные и эффективные системы вентиляции и воздушного отопления.

Воздушной струей называют направленный поток с конечными поперечными размерами.

В технике вентиляции струи воздуха истекают в помещение, также заполненное воздухом. Такие струи называются затопленными .

Струю называют свободной , если она истекает в достаточно большое пространство и не имеет никаких помех для своего свободного развития. Если на развитие струи ограждающие конструкции помещения оказывают какое-либо воздействие, то такую струю называют несвободной или стесненной.

Струя, истекающая из отверстия, расположенного вблизи какой-либо плоскости (например, потолка помещения), параллельно этой плоскости называется настилающейся .

Различают струи изотермические и неизотермические. В изотермической струе температура во всем ее объеме одинакова и равна температуре окружающего воздуха. В неизотермической струе начальная температура приточного воздуха ниже или выше температуры окружающего воздуха.

В зависимости от гидродинамического режима струя может быть ламинарной или турбулентной. Приточные вентиляционные струи всегда турбулентны.

На перемещение воздуха затрачивается энергия: тепловая, источником которой являются нагретые поверхности, или механическая, источником которой можно считать вентилятор , или сочетание тепловой и механической энергии вместе. Следовательно, по виду энергии, расходуемой на образование струи, различают механические и конвективные струи.

Все приточные струи можно разделить на 2 группы: 1 – с параллельными векторами скоростей истечения; 2 – с векторами скоростей истечения, составляющими между собой некоторой угол.

Конструкция воздухораспределительного устройства, в том числе воздуховыпускного отверстия, определяет форму и направление приточной струи и характер ее развития в помещении.

В зависимости от конструкции воздухораспределителя струи могут быть прямоточными или закрученными.

Прямоточные струи подразделяются на компактные и плоские , у которых векторы скорости на истечении параллельны между собой, а также веерные и конические , у которых векторы скорости на истечении образуют некоторой угол.

Закрученные струи , у которых векторы скорости на истечении складываются из векторов скорости поступательного и вращательного движения, подразделяются на компактные и конические.

Компактные струи образуются при истечении воздуха из отверстий круглой формы или формы, близкой к квадратной.

Струя, истекающая из круглого отверстия, остается осесимметричной по всей длине своего развития (круглая струя). При истечении из квадратного или прямоугольного отверстия струя в начале не будет осесимметричной, но на некотором расстоянии от насадка преобразуется в осесимметричную. При истечении воздуха из круглого отверстия с диффузорами для принудительного расширения образуется также компактная струя, которая будет осесимметрична по всей длине; такую струю называют конической.

Плоские струи образуются при истечении воздуха из щелевых отверстий бесконечной длины (в реальных условиях – при соотношении сторон больше 20).

Струя, истекающая из щелевого отверстия из плоской постепенно трансформируется в эллипсовидную и на расстоянии в круглую (за d усл . принимают корень квадратный из площади щели).

Веерные струи образуются при принудительном увеличении угла раскрытия струи. Различают полные веерные струи, у которых угол раскрытия составляет 360 0 и неполные, у которых этот угол менее 360 0.

Закрученные струи образуются при установке закручивающих устройств в подводящем патрубке воздухораспределителя или при тангенциальном подводе воздуха к воздухораспределителю. Они имеют форму компактной или конической струи.

Независимо от формы, струи, у которых при истечении нет принудительного изменения их направления, на некотором расстоянии от насадка расширяются; угол бокового расширения α = 12025".

Изучение струй проводилось многими исследователями. Наиболее глубокое и полное исследование струй принадлежит, .

Свободная изотермическая струя

Турбулентная струя, как и всякое турбулентное истечение, характеризуется интенсивным поперечным перемещением частиц. Вследствие этого периферийные слои струи подтормаживаются, а слои окружающего неподвижного воздуха, находящиеся вблизи струи, приходят в движение. В результате создается пограничный слой струи, который по направлению течения непрерывно утолщается. Таким образом, размеры струи по течению увеличиваются, масса ее растет, а скорость убывает.

Перенос вихревых масс, обуславливающий изменение скоростей в струе, обуславливает также распределение в струе концентраций (а для неизотермических струй – и температур).

Упрощенная схема свободной турбулентной изотермической струи представлена на рис. 3.1.

Воздух, вытекая из сопла, образует струю с криволинейными границами АВС и ДЕF. В струе различают два участка: начальный АВЕД и основной CBEF. Сечение ВЕ называют переходным сечением.

Границы основного участка ВС и EF при их продолжении пересекаются в точке М, называемой полюсом струи. При равномерном начальном поле скоростей полюс находится в плоскости начала истечения, т. е. х0 ≈ 0. боковой угол расширения основного участка струи α = 12025".

На начальном и основном участках закономерности развития струи различны.

https://pandia.ru/text/78/162/images/image045.gif" width="176" height="63">, (3.1)

где υос – осевая скорость в рассматриваемой точке;

υ0 – начальная скорость;

β0 – поправочный коэффициент на количество движения в

воздуховыпускном сечении. При равномерном поле скоростей

- относительное расстояние, т. е. отношение расстояния от

отверстия х к радиусу отверстия R 0 ; ;

https://pandia.ru/text/78/162/images/image049.gif" width="55" height="52">.

Основываясь на экспериментальных данных, можно принимать следующие значения относительного полюсного расстояния:

Длину начального участка l 0 при равномерном поле скоростей истечения можно определить по формуле

Плоская свободная изотермическая струя

В плоской струе так же, как и в круглой, различают полюсное расстояние, начальный и основной участки.

Понятие полюса плоской струи условно; обычно полюс представляет собой точку; в данном же случае - это прямая линия, образованная пересечением граничных плоскостей основного участка струи.

Относительная осевая скорость воздуха в рассматриваемой точке поперечного сечения струи по теории в обработке.

, (3.3)

где β0 – то же, что в формуле (3.1); β0 = 1;

https://pandia.ru/text/78/162/images/image052.gif" width="63 height=55" height="55">;

Относительное полюсное расстояние, т. е. отношение

полюсного расстояния х0 к полуширине воздуховыпускной

щели В0 ; .

При равномерном поле скоростей истечения =0; β0 =1 длина начального участка

Свободная неизотермическая струя

В неизотермической струе действуют инерционные и гравитационные силы; действие гравитационных сил искривляет струю вверх или вниз (рис.3.2).

https://pandia.ru/text/78/162/images/image056.gif" width="456" height="304">

Рис. 3.2. Искривление неизотермической струи

Характеристикой неизотермической струи служит безразмерный комплекс, предложенный и, называемый критерием Архимеда

, (3.5)

где g – ускорение свободного падения;

R 0 – радиус насадка; для щели принимается половина ширины щели

t 0 и t окр – температура воздуха соответственно в начале струи и в

окружающем пространстве;

Токр – абсолютная температура воздуха в окружающем

пространстве;

υ0 – начальная скорость.

Этот комплекс характеризует соотношение инерционных и гравитационных сил.

В слабо нагретых или слабо охлажденных струях, для которых критерий Архимеда по абсолютному значению меньше 0,0005, влияние гравитационных сил сказывается незначительно, и такие струи развиваются в пространстве без заметного искривления.

Если бы струя, вытекающая из насадка под начальным углом α0 , была изотермическая или слабо нагретая, то ее ось была бы прямолинейна и направлена к горизонту под углом α0 , т. е. была бы представлена линией S. Под действием архимедовой силы струя искривляется, и уравнение оси искривленной оси по теории в обработке имеет вид:

где а – коэффициент, характеризующий начальную турбулентность

струи, принимаемый по экспериментальным данным (табл. 3.1)

Таблица 3.1

Конструкция насадка
Цилиндрический
Щелевидный
Квадратный

Разность температур на оси струи и окружающего воздуха (по)

. (3.6)

Задача 3.1. Воздух в количестве L, м3/ч, со скоростью υо, м/с подается в помещение из воздухораспределителя, создающего компактную струю. Определить величину осевой скорости υос на расстоянии от воздуховыпускающего отверстия х, м, и длину начального участка lо (табл. 3.2).

Таблица 3.2

Исходные данные к задаче 3.1

Надежда Тренина

Формирование воздушной струи в процессе преодоления нарушений звукопроизноше

Основным назначением дыхательного аппарата является осуществление газового обмена т. е доставка в ткани организма кислорода и выведение из них углекислого газа. И этот обмен совершается благодаря периодическому обновлению воздуха в лёгких, которое происходит при попеременном чередовании дыхательных фаз – вдоха и выдоха.

Различают три основных типа дыхания:

Ключичный

Рёберный (грудной)

Диафрагмальный (брюшной)

При ключичном дыхании поднимается плечевой пояс и верхние рёбра, происходит расширение преимущественно верхней части грудной клетки.

При рёберном (грудном) грудная клетка расширяется вперёд и в стороны.

В диафрагмальном дыхании –диафрагма опускается и увеличивается главным образом нижняя часть грудной клетки; брюшная стенка при этом выпячивается.

Чистых типов дыхания в действительности не наблюдается. В любом типе дыхания в большей или меньшей степени активно действует диафрагма. Поэтому практически можно говорить лишь о преимущественно ключевом, преимущественно брюшном, или ключичном дыхании.

Типы дыхания зависят от пола, возраста, профессии.

Так, у женщин чаще наблюдается грудной тип дыхания, у мужчин- брюшной, у работников физического труда превалирует брюшной тип дыхания, у лиц, занятых канцелярской и вообще сидячей работой- грудной тип.

У детей обычно бывает смешанный тип дыхания т. е средний между брюшным и грудным.

При глубоком, или полном дыхании сочетаются три типа дыхания –ключичный, грудной, брюшной.

В течение 1минуты происходит 16-20 полных дыхательных движений (вдохов и выдохов).

Длительность вдоха почти равна длительности выдоха (отношение времени вдоха ко времени выдоха равно приблизительно 1: 1,25).

Это физиологическое дыхание, необходимое для жизнедеятельности.

Но чтобы ребёнок начал говорить, он должен освоить особый вид дыхания – речевое –дыхание.

Под этим термином понимается способность человека в процессе высказывания своевременно производить достаточно глубокий вдох и рационально расходовать воздух при выдохе. Пример: (наша Таня).

Речевое дыхание –основа звучащей речи, источник образования звуков, голоса. Оно обеспечивает нормальное голосообразование, помогает верно соблюдать паузы, сохранять плавность речи, менять громкость, использовать речевую мелодику.

Развитие речевого дыхания у ребёнка начинается уже в возрасте 6 месяцев идёт подготовка дыхательной системы к реализации голосовых реакций, и завершается к 10 годам.

Формирование речевого дыхания предполагает, в том числе, и выработку воздушной струи. Выработка воздушной струи считается одним из необходимых и значимых условий постановки звуков. Работа по воспитанию воздушной струи начинается на подготовительном этапе формирования правильного звукопроизношения, наряду с развитием фонематического слуха и артикуляционной моторики. (таб. 1)

Система логопедической работы на подготовительном этапе по формированию воздушной струи базируется на выработке у ребёнка с дислалией следующих основных противопоставлений (таб. 2).

Известно, что звуки произносятся в фазе выдоха. Как правило, смычные взрывные и смычно – щелевые согласные звуки произносятся коротко, воздушная струя слабая. Сонорные звуки и щелевые требуют сильной длительной воздушной струи.

Произнесение большинства звуков позднего онтогенеза требует направленной воздушной струи.

Направления логопедической работы на подготовительном этапе формирования звукопроизношения.

Подготовительный этап

Направления коррекции 1Формирования фонематического слуха

2. Формирование речевого дыхания

3. Формирование артикуляционной моторики

Противопоставления, вырабатываемые при формировании воздушной струи

Воздушная струя

(при произнесении шипящих звуков) Узкая

(при произнесении шипящих звуков Холодная

(при произнесении свистящих звуков)

Слабая Сильная

Рассеянная Направленная

b]Три основных направления воздушной струи:

1) воздушная струя направлена прямо по центру языка. Это характерно для произнесения большинства звуков; губно-губных (В,В,Ф,Ф, заднеязычных (К,К. Г,Г. Х,Х, переднеязычных (Т,Т,Д,Д, свистящих (С,С,З,З,Ц)

2) воздушная струя направлена по центру языка вверх. Это характерно для произнесения шипящих (Ш,Ж,Щ,Ч) звуков и вибрантов (Р,Р).

3) воздушная струя направлена по боковым краям языка Это характерно для произнесения смычно-проходных (Л,Л) звуков.

В соответствии с перечисленными направлениями прохождения воздушной струи в полости рта в логопедической работе используются следующие упражнения:

1. «Сдуй снежинки с горки». «Наказать непослушный язык». «Желобок».

2. «Фокусы».

3. «Идёт охотник по болоту»

Выработка воздушной струи может проводиться до артикуляционной гимнастики или одновременно с артикуляционной гимнастикой. Поскольку в формировании воздушной струи активное участие принимают щёки, губы, язык.

Артикуляционные упражнения, выполняемые на выдохе:

«Индюшата». На выдохе произносится «Бл-бл-бл».

«Наказать непослушный язычок». На выдохе произносится «Пя-пя-пя».

«Пулемёт» На выдохе произносится «Т-т-т».

«Моторчик». На выдохе произносится «Р-р-р».

«Жук» На выдохе произносится «Ж-ж-ж» .

В системе логопедической работы по воспитанию воздушной струи можно выделить основные направления:

1. Дутьё при сомкнутых губах.

2. Дутьё сквозь губы, вытянутые трубочкой.

4 .Дутьё на язык.

Рассмотрим подробнее каждое направление.

1. Дутьё при сомкнутых губах. Для укрепления мышц щёк подготовительными могут считаться следующие упражнения:

* «Надуть два шарика» Надувать щёки и удерживать в них воздух.

* «Перекатывание шаров» Щёки надуваются поочерёдно.

* «Худышки». Втягивать щёки при сомкнутых губах и при приоткрытом рте.

* «Дутьё сквозь губы, вытянутые трубочкой». Напряжение круговой мышцы рта.

Не надувая щёк, дуть сквозь сближенные и слегка выдвинутые вперёд губы, образующие посередине круглое «окошечко».

Сдувать с поднесённой ко рту ладони любой мягкий предмет (ватный шарик, бумажную снежинку и т. д). Дуть на кусочек ваты, привязанные на нитки. Можно дуть снизу вверх на пушинки одуванчика, стараться, чтобы они дольше продержались в воздухе.

Дутьё на парусник, салфетку, лист, флюгер и т. п.

Дуть на карандаш, лежащий на столе так, чтобы тот покатился (на шестигранные)

Задувание свечи.

Надувание воздушных шаров, резиновых игрушек.

Пускание мыльных пузырей.

Дутьё с использованием свистков. Гудков, трубочек, губной гармошки.

Гонки по воде бумажных корабликов, целлулоидных игрушек, например, поддувание «рыбок». Детям предлагают поочерёдно дуть на лёгкие игрушки, находящиеся в тазу с водой.

Сильно дуть на воду до образования брызг.

Можно натянуть горизонтально нитки и к вертикально висящим на ней ниткам привязать лёгких бумажных птичек, бабочек, стрекоз.

Дутьё – катание по жёлобку лёгких деревянных или целлулоидных шариков.

3. Дутьё сквозь растянутые в улыбке губы.

* «Пропеллер» Образовать узкую щель между растянутыми в лёгкой улыбке сближенными губами. Углы рта прижаты к зубам. Струю воздуха, направленную в эту щель, ребёнок рассекает движениями указательного пальца из стороны в сторону. Если щель образована правильно и струя достаточно сильная, звук от рассекаемого пальцем воздуха хорошо слышен.

* Образовать узкую щель между растянутыми в лёгкой улыбке сближенными губами. Ребёнку предлагают положить между губами широкий кончик языка. Подуть на кончик языка.

* Образовать узкую щель между растянутыми в лёгкой улыбке сближенными губами. «Пошлёпывать» язык губами, произнеся на выдохе звуки пя-пя-пя.

4. Дутьё на язык.

* Посередине языка вдоль его переднего края «сделать дорожку» - положить спичку со срезанной головкой и пустить ветерок, сдувая бумажные листочки.

* Удержав язык широким за верхними зубами, нужно подуть на его кончик. Инструкция: «Улыбнись. Покажи зубы. Держи язык широким наверху. Чувствуешь ветерок? Подуй так ещё раз. Почувствуй, как подую я!» Можно использовать зеркало, чтобы ребёнок видел положение своего языка.

* Широкий язык положить на нижнюю губу. Края языка свернуть так, чтобы образовался желобок. Легко подуть сквозь желобок.

* «Сдуй снежинки с горки»

Улыбнись. Покажи зубы. Приоткрой рот. Кончик языка удержи за нижними зубами.

Приподними язык горкой. Подуй на язык.

В процессе коррекционной работы по формированию воздушной струи важно придерживаться следующих методических рекомендаций.

* Упражнения проводятся в хорошо проветренном помещении.

* Лучше выполнять упражнения стоя, при свободном положении тела в пространстве. Грудная клетка расправлена. Следить за осанкой.

* Обращается внимание на то, чтобы ребёнок производил вдох глубоко и спокойно, через нос. Выдох через рот должен быть лёгким, плавным, без напряжения.

* Следить за точностью направления воздушной струи.

* Кратковременность упражнений (от 30секунд до 1,5 минут). Гипервентиляция лёгких ведёт к обильному снабжению коры головного мозга кислородом, вследствие чего может возникнуть головокружение.

* Дозированность количества и темпа упражнений. Интенсивное дутьё проводиться не более 5 раз за 1 приём, в течение нескольких секунд.

* Нельзя надувать щёки.

* Выдыхаемый воздух не задерживать. Можно придерживать щёки руками для использования тактильного контроля.

* На начальных этапах можно использовать зеркало для привлечения зрительного контроля.

* Контроль, за выдыхаемой струёй воздуха, осуществляется с помощью ватки, поднесённой ко рту ребёнка: если упражнение выполняется правильно. Ватка будет отклоняться.

* Упражнения могут выполняться под счёт.