Magnitude e perfis da velocidade de entrada e saída do vertedouro hidráulico do sifão

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Estou trabalhando no fluxo hidráulico da água do mar através de um vertedouro de sifão. Minha tarefa é determinar em um local em frente ao vertedouro a velocidade e o perfil do fluxo quando

O fluxo entra no vertedouro
O fluxo sai do vertedouro

Veja em anexo um desenho do problema.

Agora, a fórmula básica para calcular o fluxo através do sifão é

que:

Δ H = ξ \frac{v^{2}}{2 g}

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

= cabeça de pressão $\Delta H$

= perdas totais por atrito $\xi$

v = velocidade do fluxo

g = aceleração gravitacional

A pergunta é: qual é o perfil do fluxo e a velocidade no local em frente ao vertedouro (ver desenho) para um dado cabeçote de pressão, geometria e fator de perda por atrito?

Observe que não estou procurando uma análise de CFD completa neste estágio.

Qualquer ajuda sobre como lidar com esse problema é apreciada.

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fluid-mechanics hydraulics

— Ruudc
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ξ

$\xi$

ξ

$\xi$

Em baixas velocidades (pequenas diferenças na cabeça), provavelmente são perdas viscosas; em velocidades mais altas, as perdas inerciais provavelmente dominam. Você está tentando modelar isso como um problema 2D? Se não, qual é a largura?

— Rick Rick

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ξ

$\xi$

ξ

$\xi$

ξ

$\xi$

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O caso de vazão pode ser considerado assumindo um jato confinado em um lado. Isso deve fornecer uma solução analítica razoável para o lado do oceano.

O caso de entrada é mais complicado, mas você deve encontrar alguma pesquisa sobre campos de fluxo a montante de um orifício. A cama limita a entrada, então esse é um caso único. Tente procurar estudos sobre a ingestão de orifícios com a cama / piso que limita a entrada. Eu acho que alguém publicou os campos de fluxo para esse caso.

— trees4me
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Como uma simplificação, eu assumiria que o fluxo que entra no tubo flui principalmente de maneira uniforme em direção ao tubo em todas as direções, o que significa que a velocidade do fluxo diminuiria rapidamente e haveria muito pouca perda de energia associada a ele.

Por outro lado, eu assumiria que a água que sai do tubo continuaria praticamente em linha reta com a mesma velocidade, a energia cinética no fluxo seria então dissipada por efeitos viscosos e turbulentos.

É claro que esse perfil de fluxo seria afetado por quaisquer objetos (como turbinas) colocados no caminho, e em baixas velocidades de fluxo, o jato se difundiria por uma distância significativamente menor.

Se você está procurando uma análise mais precisa, acho que precisa analisar a dinâmica do jato ou apenas usar uma simulação, embora as simulações do jato sejam sensíveis à escolha do modelo turbulento, portanto, certifique-se de validar o seu modelo.

— Rick
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