ВИЗНАЧЕННЯ НЕОБХІДНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВОДЯНОГО СТРУМЕНЯ ФОНТАНУ ДЛЯ ОТРИМАННЯ БАЖАННОЇ ТРАЄКТОРІЇ ПРИ ВПЛИВІ ОПОРУ ПОВІТРЯ

Анотація

У статті розглянуто теоретичні дослідження, яке присвячене проблемі впливу зовнішніх природних факторів на загальний вигляд фонтанів та науково-практична задача по визначенню необхідних характеристик  водяного струменя фонтану з урахуванням впливу опору повітря на його траєкторію. Показано, що класичні моделі руху рідини у полі тяжіння не забезпечують достатньої точності, оскільки не враховують зміну форми струменя, турбулентні втрати та аеродинамічні сили, що суттєво впливають на дальність та висоту підйому води. Метою дослідження є розроблення методики визначення початкової швидкості, кута викиду та геометрії сопла, які дозволяють отримати задану просторову траєкторію струменя під дією опору повітря, але при ламінарному русі для спрощення розрахунків.

У роботі застосовано математичну модель руху суцільного водяного струменя, що базується на рівнях гідродинаміки та спрощених виразах для сили аеродинамічного опору, який залежить від швидкості, щільності повітря та ефективного поперечного перерізу струменя. Для уточнення параметрів використано чисельне моделювання методом по крокової апроксимації, що забезпечує можливість оцінки несталих режимів та варіації погодних умов. Розроблений алгоритм дозволяє визначити комбінації тиску подачі водяного струменя фонтану для досягнення  бажаного водного малюнка.

Отримані результати можуть бути застосовані при проектуванні декоративних фонтанів, інтерактивних гідродинамічних інсталяцій та міських водних комплексів, де важливо забезпечити стабільність та повторюваність траєкторії струменя. Запропонована методика підвищує точність налаштування фонтанних систем, зменшує витрати води та енергії та сприяє оптимізації художньо-технічних рішень у міському середовищі.