Как следует из этого графика, безразмерная поверхность вовлечения 

 растет с увеличением безразмерной длины выброса . Увеличение угла расширения потока (фактически коэффициента вовлечения) приводит к более резкому возрастанию .

Рис. 3.6. Зависимость безразмерной площади вовлечения в кратковременный выброс от его безразмерной длины для различных значений коэффициента углового расширения потока.

Вычислим теперь объем кратковременного сформировавшегося выброса, состоящего из усеченного конуса и полусферы. Получаем:

или подставляя вместо R его значение из (3.33), можно получить выражение для объема выброса через его длину и начальный радиус R0. После громоздких вычислений находим:

При решении задач подъема в атмосфере неизотермических струй и клубов загрязняющих примесей, возникающих при штатной работе и авариях на промышленных объектах, необходимо знать некоторые интегральные характеристики выброса и ветрового потока.

В частности, в уравнения движения струи или клуба в сносящем потоке входят коэффициент вовлечения окружающей среды в выброс g и параметр, характеризующий отклонение струйного потока как целого от ветра — Сх.

Рассмотрим сопротивление струи в ветровом потоке, определяемое коэффициентом аэродинамического сопротивления Сх.

В литературных источниках существуют подходы, когда газообразное «тело» струи заменяют эквивалентным твердым цилиндром, обладающим соответствующим коэффициентом Сх, либо считают, что на самом деле из-за вовлечения в струю сносящего потока ее коэффициент Сх будет отличаться от Сх соответствующего твердого тела, т. к. ветровой поток передает струе свой импульс.

Для выяснения физического смысла этого параметра и его числовых значений рассмотрим условие динамического равновесия контрольного газообразного элемента струи в ветровом потоке в проекции на ось х.

Объем ограничен сечениями «1» и «2» (Рис. 3.7), имеет длину l и радиус R. Приравниваем изменение количества движения рассматриваемого элемента импульсу действующей на него силы аэродинамического сопротивления FA. Получаем за интервал времени:

индексы «1» и «2» относятся к параметрам в соответствующих сечениях; индекс «е» к характеристикам окружающей среды;

,е — плотность струи и наружного воздуха;

Sm — площадь миделева сечения контрольного газового элемента.

Подставим в (3.34) вместо FA его выражение и разделим обе части этого уравнения на l. Получим:

Выражение для площади нормально ориентированного к потоку миделева сечения элемента (Рис. 3.7) Smx может быть записано в следующем виде:

Smx= 2R l • sin + s (3.36)

где R — радиус струи; s — площадь нормальных потоку ветра миделевых поперечных сечений торцев элемента Аг за счет их наклона к вектору Ve; — угол наклона продольной оси газового объема к горизонту.

Струя, истекающая в носящий ветровой поток реальной атмосферы под некоторым начальным углом, как правило, не достигает горизонтальной ориентации из-за деструктивного воздействия турбулентных молей. Текущие значения угла наклона струи ограничены некоторыми значениями 0 и Р. При = Р, зависящем от турбулизации вещества струи и сносящего потока, начинается разрушение струйного течения; при = /2 выражение для коэффициента Сх имеет особенность и математически неопределимо. Таким образом, область определения находится в интервале

Р <= <= /2 — 0 (3.37)

Приведенные оценки показывают, что и при выполнении соотношения (3.37)

Из этой формулы видно, что Сх пропорционален и , т. е. сопротивление струи увеличивается с турбулизацией окружающей среды и ростом плотности газа.

Получим среднее значение аэродинамического сопротивления струи в ветровом потоке как целого, для чего усредним (3.41) в диапазоне изменений угла :