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:
= cabeça de pressão
= perdas totais por atrito
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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Respostas:
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.
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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.
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