Ненапорный устоявшийся поток жидкости

Evricon · 13.11.2018

Ненапорный устоявшийся поток жидкости

Ненапорный устоявшийся поток жидкости в узком горизонтальном длинном сосуде.
Кто даст ссылку на подобную задачу??
Интересует вопрос - как будет распределяться уровень воды в таком потоке, линейно, экспоненциально или еще как...

МалэкулЙаду · 13.11.2018

Задачу не дам, так как ХЗ.
По условию делаю предположение, что сосуд - неполный, или задача сводилась бы к задаче о движении по трубе.

Чтобы поток тек безнапорно - необходим уклон трубы. Или с одного конца сосуда - сам поток должен быть уровнем выше, чем в конце.

Для очень длинных труб (например, городские канализации) - уровень будет иметь 2 нелинейных участка (вначеле и вконце), так как условия там отличаются от условий в любом другом месте.
По остальной длине поток будет снижаться пропорционально скорости.

P.S. Легче замерить опытно, чем решить. Много неизвестных.

На самом деле, случаев безнапорного движения - три.
1. По иннерции - единственный реально безнапорный случай. И там уровень будет уравниваться в горизонталь. Остальные случаи - содержат или напор, или тягу гравитации.
2. По наклонной плоскости - на гравитационной тяге.
3. По горизонтали за счет разницы уровней на концах пути (на рисунке - верхний). тогда один край подпитывает движение, и этот случай нельзя считать безнапорным, так как напор на самом деле есть.

Вопрос - какой именно случай у тебя.

Evricon · 13.11.2018

МалэкулЙаду сказав(ла):
Задачу не дам, так как ХЗ.
По условию делаю предположение, что сосуд - неполный, или задача сводилась бы к задаче о движении по трубе.

Чтобы поток тек безнапорно - необходим уклон трубы. Или с одного конца сосуда - сам поток должен быть уровнем выше, чем в конце.

Для очень длинных труб (например, городские канализации) - уровень будет иметь 2 нелинейных участка (вначеле и вконце), так как условия там отличаются от условий в любом другом месте.
По остальной длине поток будет снижаться пропорционально скорости.

P.S. Легче замерить опытно, чем решить. Много неизвестных.

На самом деле, случаев безнапорного движения - три.
1. По иннерции - единственный реально безнапорный случай. И там уровень будет уравниваться в горизонталь. Остальные случаи - содержат или напор, или тягу гравитации.
2. По наклонной плоскости - на гравитационной тяге.
3. По горизонтали за счет разницы уровней на концах пути (на рисунке - верхний). тогда один край подпитывает движение, и этот случай нельзя считать безнапорным, так как напор на самом деле есть.

Вопрос - какой именно случай у тебя.

Случай первый, надо бы сделать линейный наклон уровня
в очень узком "аквариуме" длиной сантиметров 50-100... Твою картинку как объяснить? Можно поток отрегулировать так, чтобы сколько наливается слева, столько же выливается и справа. Как при таком разном перепаде уровней , как у тебя может быть обеспечена постоянный расход жидкости через любое сечение потока??

Evricon · 13.11.2018

Движение воды в каждой точке должна обеспечивать разница уровней левее и правее точки.

МалэкулЙаду · 13.11.2018

Evricon сказав(ла):
Случай первый, надо бы сделать линейный наклон уровня
в очень узком "аквариуме" длиной сантиметров 50-100... Твою картинку как объяснить? Можно поток отрегулировать так, чтобы сколько наливается слева, столько же выливается и справа. Как при таком разном перепаде уровней , как у тебя может быть обеспечена постоянный расход жидкости через любое сечение потока??

Если речь идёт о "сделать линейно снижающийся уровень жидкости" - только пустив её по косому желобу (нижный рисунок).

Мою картинку - какую именно как объяснить? Верхний случай с экспонентами - уровень левого края трубы подпитывается искусственно. Потому, что по горизонтальной трубе в одну сторону вода течь не будет, как ни проси её. Она будет уравниваться.

Поток в любом случае отрегулируется сам. И именно так - выливаться будет ровно столько, сколько вливаться. Это уже вопрос пропускной способности - если её не хватит - поток заполнит трубу полностью.
В случае с неполной трубой - всегда выльется столько же, сколько вольётся.

Если ты не заметил - на нижнем рисунке труба наклонена. Соответственно - пофигу какой там уровень в верхней части - даже с пипетки капай - будет утекать.
А, вот, горизонтальной трубе нужна существенная подпитка, так как ни какой силы, кроме силы давления воды с более высокого края - нет.

МалэкулЙаду · 13.11.2018

Evricon сказав(ла):
Движение воды в каждой точке должна обеспечивать разница уровней левее и правее точки.

Она и будет там. Всегда. Но в случае с горизонтальной трубой - она будет по другому закону, нежели с наклонной.

На наклонной - разница уровней существует из условия. Даже при уровне воды = 1 атому воды - будет разница, так как атомы лежат на наклонной плоскости и один на другой катится.
Высота слоя воды, текущей по наклонной трубе (высота относительно дна трубы) - может быть ОДИНАКОВОЙ. Да. А может и не быть.
А по горизонтальной - не может быть одинаковой. Остановится.

Evricon · 13.11.2018

МалэкулЙаду сказав(ла):
А по горизонтальной - не может быть одинаковой. Остановится.

Правильно, я как раз это и ожидаю, но скажем так, примерно одинаковую разность уровней на каждом сантиметре, кроме самих концов, где краевые эффекты..

МалэкулЙаду · 13.11.2018

Evricon сказав(ла):
Правильно, я как раз это и ожидаю, но скажем так, примерно одинаковую разность уровней на каждом сантиметре, кроме самих концов, где краевые эффекты..

Так тебе надо посчитать уровень как f(L) при известном напоре на входе, или просто принцип?
Если принцип - легче собрать байду и налить воды, и посмотреть. Там же всё настраивается. Можно сильно лить - и в наклонном желобе будет уменьшение уровня по длине, а можно слабо подавать и не смочь измерить разницу в уровне для горизонтального желоба при явном наличии тока воды.
Сопротивление проводника току ни кто не отменял. И желоб будет сопротивляться току воды. И падение ~~напряжения~~ давления будет по закону, похожему на закон ома.
Желоб конечен в ширину.
Усё от задачи зависит.

Evricon · 13.11.2018

МалэкулЙаду сказав(ла):
Так тебе надо посчитать уровень как f(L) при известном напоре на входе, или просто принцип?
Если принцип - легче собрать байду и налить воды, и посмотреть. Там же всё настраивается. Можно сильно лить - и в наклонном желобе будет уменьшение уровня по длине, а можно слабо подавать и не смочь измерить разницу в уровне для горизонтального желоба при явном наличии тока воды.
Сопротивление проводника току ни кто не отменял. И желоб будет сопротивляться току воды. И падение ~~напряжения~~ давления будет по закону, похожему на закон ома.
Желоб конечен в ширину.
Усё от задачи зависит.

Да есть уже заготовка, только чем больше передумаешь, быстрее эксперимент пойдет..

МалэкулЙаду · 14.11.2018

Правильная постановка вопроса - 70% решения.