Geschwindigkeit eines horizontalen Wasserstrahls

Nero · Anmeldungsdatum: 28.09.2018 Beiträge: 1

Meine Frage:

Hallo zusammen,

ich bin auf der Suche nach einer theoretischen Grundlage dazu, wie man die Geschwindigkeit eines horizontalen Wasserstrahls, zum Beispiel nach 20 cm berechnen kann.
Mein konkreter Fall ist ein Hochdruckreiniger, der auf ein Bauteil gerichtet wird und ich herausfinden muss mit welcher Geschwindigkeit und damit Energie der Strahl das Bauteil trifft. Austrittsgeschwindigkeit und Volumen sind gegeben.

Meine Ideen:
Meine Idee war es mit den Formeln für den horizontalen Wurf zu rechnen, jedoch findet man dadurch nur die y-Auslenkung am Auftreffpunkt heraus und nicht die Auftreffgeschwindigkeit oder -Energie.

Frankx · Anmeldungsdatum: 04.03.2015 Beiträge: 985

Mathefix · Anmeldungsdatum: 05.08.2015 Beiträge: 5885 Wohnort: jwd

Es handelt sich um einen Freistrahl:

Ein Freistrahl ist eine Strömung aus einer Düse in die freie Umgebung ohne Wandbegrenzung. Das aus der Düse ausströmende Fluid und das Fluid der Umgebung haben unterschiedliche Geschwindigkeiten. Zwischen ihnen entsteht eine Scherschicht, aus der sich ein Freistrahl entwickelt. Das umgebende Fluid wird angesaugt und mitgerissen.

Die Strahlgeschwindigkeit nimmt in x-Richtung hyperbolisch, in y_richtung glockenförmig ab.

Der Kernbereich des Strahls beträgt ca. 5 - 8 Düsendirchmesser.

Bei der geringen Entfernung von 20 cm sind die Hinweise von Frankx zutreffend.

Die Kraft mit der der Strahl unter diesen Bedingungen auf das Bauteil ausübt ist

und der Druck

Die Arbeit (Energie) W, die vom Wasserstrahl verrichtet wird

Näheres s. Anhang.