Величина та профілі швидкості входу та виходу гідравлічного сифона

Я працюю над гідравлічним потоком морської води, хоч сифон. Моє завдання - визначити в місці розташування перед переливом швидкість руху та профіль, коли

Потік потрапляє в розлив
Потік виходить з переливу

Дивіться доданий креслення проблеми.

Тепер основна формула розрахунку витрати через сифон

Δ Н = ξ \frac{v^{2}}{2 г}

$\Delta H = \xi \frac{v^2}{2g}$ де:

$\Delta H$ = напорна головка

$\xi$ = загальні втрати на тертя

v = швидкість потоку

g = гравітаційне прискорення

Питання: що таке профіль потоку та швидкість потоку в місці перед переливом (див. Креслення) для заданої напірної головки, геометрії та коефіцієнта втрат на тертя?

Зверніть увагу, що на цьому етапі я не шукаю повноцінного аналізу CFD.

Вдячна будь-яка допомога щодо вирішення цієї проблеми.

fluid-mechanics hydraulics

— Рудк
джерело

ξ

$\xi$ ймовірно, сильно змінюватимуться зі швидкістю.

— Рік

Чи зможете ви бути більш конкретними?

ξ

$\xi$ є поєднанням тертя та інерційних втрат. Де ви вважаєте, де внесок найбільший?

— Ruudc

На низьких швидкостях (невеликі різниці в голові) це, мабуть, переважно в'язкі втрати, при більш високих швидкостях інерційні втрати, ймовірно, будуть домінувати. Ви намагаєтесь моделювати це як 2D-проблему? Якщо ні, то яка ширина?

— Рік

Так, це має сенс. Я намагаюся вирішити в 3D з шириною 3,2 метра. На даний момент я знаю, що сукупні інерційні втрати є

ξ

$\xi$ = 1,62, а втрати на тертя -

ξ

$\xi$ = 0,38. Хоча я досі не впевнений, як визначити величину швидкості та профіль швидкості у вказаному нами регіоні. Різниця голови становить від 0,5 до 1,5 метра.

— Ruudc

Як ви отримали ці значення

ξ

$\xi$ ? Вхідний потік, швидше за все, просто сходиться на вході досить рівномірно з невеликою кількістю втрат в'язких. На виході потік, ймовірно, триватиме по його шляху, поступово поширюючись зонами рециркуляції з обох боків та вгорі. Розрахунок цих зон потребує CFD, хоча, ймовірно, існують деякі методи наближення. Для чого потрібен профіль потоку? Якщо ви просто намагаєтеся обчислити втрати, ви, ймовірно, можете просто припустити, що на виході немає відновлення тиску, а на вході немає втрат.

— Рік

Відповіді:

Випадком відпливу можна вважати припущення, що струмінь обмежена на одній стороні. Це має дати розумне аналітичне рішення для океану.

Випадок притоку складніший, але ви повинні мати змогу знайти деякі дослідження щодо потоків полів над течією отвору. Ліжко обмежує приплив, тож це трохи унікальний випадок. Спробуйте шукати дослідження споживання отворів, коли ліжко / підлога обмежують приплив. Я думаю, що чиїсь опубліковані потокові поля для цього випадку.

— дерева4me
джерело

В якості спрощення я б припустив, що потік, що надходить у трубу, протікав здебільшого рівномірно у напрямку до труби з усіх боків, що означає, що швидкість потоку швидко знизиться і з цим буде дуже мало втрат енергії.

І навпаки, я б припускав, що вода, що виходить з труби, майже продовжує йти прямо з однаковою швидкістю, кінетична енергія в потоці буде потім розсіюватися через в'язкий і турбулентний вплив.

Звичайно, на цей профіль потоку впливатимуть будь-які об'єкти (наприклад, турбіни), розміщені на шляху, і при малих швидкостях потоку струмінь буде дифундувати на значно коротшій відстані.

Якщо ви шукаєте більш точний аналіз, я думаю, що вам потрібно вивчити динаміку реактивних моделей або просто використовувати імітацію, хоча реактивні симулятори чутливі до вибору турбулентної моделі, тому обов'язково підтвердіть свою модель.

— Рік
джерело