Gidravlikaning o’rganish sohasi va tarixi suyuqliklarning modellari haqida

9.4.Gidravlik zarba hodisasi.

Quvurlarda gidravlik zarba hodisasi deformatsiyalanuvchi quvurlardagi kam siqiluvchi suyuqlikning tezligi yoki bosimi keskin o’zgarganida hosil bo’ladigan tebranma harakatdan iboratdir. Bu hodisa tez sodir bo’lib, bosimning keskin ortishi va kamayishi bilan xarakterlanadi. Bosimning bunday o’zgarishi suyuqlikning va quvur devorlarining deformatsiyalanishi bilan bog’liqdir.

Gidravlik zarba ko’p hollarda jo’mrak yoki oqimni boshqaruvchi biror boshqa qurilmaning tez ochilishi yoki yopilishi natijasida sodir bo’ladi. Unga boshqa hodisalar ham sabab bo’lishi mumkin. Quvurlardagi gidravlik zarbani birinchi marta prof. N.E. Jukovskiy nazariy asoslagan va tajribada tekshirib ko’rgan va uning «O gidravlicheskom udare» nomli asarida (1899 yil) e’lon qilingan. Suyuqlik ₀ tezlik bilan va p₀ bosim bilan harakat qilayotgan quvurning oxiridagi kran «J» bir onda yopilsin deylik. (9.6 - rasm, a). U holda kranga (yopilgandan so’ng) birinchi yetib kelgan suyuqlik zarrachalarining tezligi sunib, ularning kinetik energiyalari quvurning devorlarini va suyuqlikning deformatsiyalash ishiga aylanadi. Bu yerda gidravlikaning avval ko’rilgan bo’limlarida kabi suyuqlik siqilmaydi deb hisoblamay, uning siqilishi oz miqdorda bo’lsa ham hisobga olishga to’g’ri keladi, chunki shu siqilish katta va chekli miqdordagi zarba bosimi ∆r₃ ni vujudga keltiradi. Shunday qilib, jo’mrak oldida hosil bo’lgan ∆r₃ qo’shimcha bosimga mos ravishda Quvur devorlari cho’zilib, suyuqlik siqiladi. Jo’mrak oldida to’xtatilgan suyuqlik zarrachalariga qo’shni bo’lgan zarrachilar ham yetib keladi va ularning ham tezliklari so’nadi. Natijada bosim oshish chegarasi (a—a kesim) jo’mrakdan ta’minlovchi idish tomonga, zarba to’lqinining tezligi deb ataluvchi a tezlik bilan siljib boradi. Bosim ∆r₃ sohaning o’zi esa zarba to’lqini deb ataladi. Bu to’lqin idishga yetib borganda esa, suyuqlik butun quvur bo’yicha to’xtagan va siqilgan bo’lib, quvur devorlari esa butunlay cho’zilgan bo’ladi. Bosimning zarbali ortishi ∆r₃ esa quvur bo’yicha butunlay tarqalgan bo’ladi (9.6–rasm, b). Lekin, quvurdagi suyuqlik teng vaznli holatda bo’lmaydi. Bosimlar farqi ∆r₃ ta’sirida suyuqlik quvurdan idishga oqa boshlaydi. Bu oqim idishning bevosita oldida turgan zarrachalardan boshlanib uning chegarasi (a—a kesim, teskari yo’nalishda) kran tomonga a tezlik bilan harakat qiladi va ketida tiklangan r₀ bosimi v₀ tezlikka ega suyuqlik oqimini qoldiradi (9.6- rasm, v). Suyuqlik va quvur devorlari elastik deb qaralib, r₀ bosimi tiklanishi bilan o’z holiga qaytadi. Deformatsiya ishi qayta kinetik energiyaga aylanib, suyuqlik yana avvalgi v₀ tezligiga ega bo’ladi va teskari yo’nalishda oqa boshlaydi.

9.6-rasm.

Suyuqlik ustuni ana shu tezlik bilan oqishda davom etib, jo’mrakdan uzilishga intiladi (9.6- rasm, g). Natijada krandan idishga tezlik bilan harakat kiluvchi manfiy zarba to’lqini vujuga keladi va u bosimni ∆r₃ ga kamaytirib, quvur devorini toraytirib, suyuqlikni kengaytiradi (9.6–rasm, d). Suyuqlikning kinetik energiyasi yana deformatsiya ishiga aylanadi, lekin bu ish endi manfiy bo’ladi. Bu harakat davom eta borib, manfiy zarba to’lqini ham idishgacha yetib keladi. (9.6- rasm, ye) Musbat zarba to’lqinidagi kabi bu holat ham teng vaznli bo’lmaydi va natijada quvurda yana bosim tiklana boshlaydi, suyuqlik esa v₀ tezlikka erishadi (9.6- rasm, j). Idishdan qaytgan zarba to’lqini jo’mrakka yetib borishi bilan jo’mrak yopilgandagiga o’xshash hodisa yana vujudga keladi. Shundan so’ng butun tsikl takrorlanadi.

N.E. Jukovskiy tajribalarida bunday tsiklning 12 marta takrorlanishi qayd qilingan, lekin har bir navbatdagi tsiklda, ishqalanish kuchi va energiyaning idishdagi suyuqlikka o’tishi natijasida ∆r₃ kamayib borgan. Gidravlik zarbaning vaqt davomida o’tishi 9.7-rasmda diagramma ko’rinishida tasvirlangan (9.7–rasmdagi, a) diagrammada jo’mrak bir onda yopilgan deb qarab, jo’mrakning oldidagi k nuqtadagi bosimning nazariyadagi o’zgarishi ∆r₃ tutash chiziq bilan tasvirlangan. Quvurning o’rtasidagi v nuqtaga zarba bosimi a vaqtga kechikib keladi va to’lqinning bu nuqtadan idishga borib qaytib kelgunicha, ya’ni vaqt saqlanib turadi. So’ng v nuqtada bosim r₀ ga tiklanadi (ya’ni ∆r₃=0) va shu holda teskari to’lqin yetib kelguncha, vaqt saqlanadi (9.7 – rasm, b).
9.7–rasmda bosimning haqiqiy o’zgarishi ham tasvirlangan bo’lib, u punktir chiziq bilan ifodalangan. Bundan ko’rinadiki, haqiqiy bosim grafigi tik o’zgargani bilan, bu o’zgarish keskin emas. Bundan tashqari, tebranish so’nib boradi, ya’ni uning amplitudasi energiyaning sarf bo’lishi hisobiga kamayib boradi.

9.7-rasm