Ao descarregar água de um tubo curto, notei que um vórtice começou a se formar na parte superior do tubo de descarga, causando a contração do jato de um tubo curto (menos do que a área da seção transversal do tubo curto).
Minha pergunta é por que o jato se contrai abaixo do tubo curto?
Quando o vórtice se forma, a velocidade é máxima:
Portanto, a área deve ser mínima.
Também observei que o jato contratado mantém esse estado até que toda a água seja descarregada do contêiner. Isso poderia ser explicado em termos de perda de carga causada pelo vórtice?
fluid-mechanics
user314409
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Respostas:
Na segunda foto, parece que há ar dentro do tubo. Isso está correto?
Nesse caso, a razão pela qual há menos área fora do tubo é que a água dentro do tubo estava apenas nas paredes do tubo, com um espaço vazio (ar) em seu núcleo. Agora, quando a água sai do tubo, a água não é mais atraída para as paredes do tubo e pela tensão superficial se agrupa no centro. Embora pareça que a área é menor, não é o caso, havia ar no centro do tubo e depois que a água sai, não há mais ar.
Espero que ajude.
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Eu acho que a taxa de fluxo e a tensão superficial são os dois principais ingredientes aqui. Você pode ver o mesmo efeito na torneira da cozinha quando varia de alto a baixo fluxo. A contração é facilmente visível.
Eu suspeitaria que baixas velocidades permitem que a tensão superficial tenha mais tempo para agir e contrair o limite da água. Fluxos mais altos podem tender a dominar a tensão superficial.
Talvez uma boa analogia seria como o perfil de velocidade dentro de um tubo durante o fluxo laminar é decididamente diferente do perfil de velocidade durante o fluxo turbulento. Em fluxo turbulento, é decididamente mais "quadrado".
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