Величина и профили скорости входа и выхода гидравлического сифона

Я работаю над гидравлическим потоком морской воды через сифонный водосброс. Моя задача - определить в месте перед водосбросом скорость и профиль потока, когда

Поток входит в водосброс
Поток выходит из водосброса

Смотрите прикрепленный чертеж проблемы.

Теперь основная формула для расчета потока через сифон

где:

Δ H = ξ \frac{v^{2}}{2 g}

$\Delta H = \xi \frac{v^2}{2g}$

= напор $\Delta H$

= общие потери на трение $\xi$

v = скорость потока

g = ускорение силы тяжести

Вопрос: каков профиль и скорость потока в месте перед водосбросом (см. Чертеж) для данного напора, геометрии и коэффициента потерь на трение?

Обратите внимание, что на данном этапе я не ищу полноценного анализа CFD.

Любая помощь о том, как решить эту проблему, приветствуется.

fluid-mechanics hydraulics Ruudc
источник

ξ

$\xi$

ξ

$\xi$

На низких скоростях (небольшие разности напора) это, вероятно, в основном вязкие потери, на более высоких скоростях, вероятно, будут преобладать инерционные потери. Вы пытаетесь смоделировать это как проблему 2D? Если нет, то какая ширина?

Рик

ξ

$\xi$

ξ

$\xi$

ξ

$\xi$

Ответы:

Случай истечения может рассматриваться в предположении, что струя ограничена с одной стороны. Это должно дать разумное аналитическое решение для океанской стороны.

Случай притока более сложный, но вы должны быть в состоянии найти некоторые исследования полей потока вверх по течению от отверстия. Кровать ограничивает приток, так что это немного уникальный случай. Попытайтесь искать исследования на входе отверстия с кроватью / полом, ограничивающим приток. Я думаю, что кто-то опубликовал поля потока для этого случая.

trees4me
источник

В качестве упрощения я бы предположил, что поток, поступающий в трубу, текл в основном равномерно по направлению к трубе со всех сторон, а это означает, что скорость потока будет быстро падать и с этим будет очень мало потерь энергии.

С другой стороны, я бы предположил, что вода, выходящая из трубы, будет в значительной степени продолжать двигаться прямо с той же скоростью, и кинетическая энергия в потоке будет затем рассеиваться за счет вязких и турбулентных эффектов.

Конечно, на этот профиль потока будут влиять любые объекты (например, турбины), размещенные на пути, и при низких скоростях потока струя будет диффундировать на значительно более короткое расстояние.

Если вы ищете более точный анализ, я думаю, вам нужно посмотреть на динамику струи или просто использовать симуляцию, хотя симуляции струи чувствительны к выбору турбулентной модели, поэтому обязательно проверьте вашу модель.

стог
источник