Berechnen Sie max. Druck der Flüssigkeit in Bewegung

Nehmen wir an, ich habe ein Aquarium mit einem Gesamtvolumen von 0,25 m3 (100x50x50cm), das mit 160l Wasser gefüllt ist. Es gibt keinen Deckel und das Objekt befindet sich in einem Raum mit Atmosphärendruck auf Meereshöhe. Das Ganze wurde eine Zeit lang nicht bewegt, so dass das Wasser absolut ruhig ist.

Wenn ich nun den Tank in einer Wippbewegung um 3 cm anheben würde, damit das Wasser zu fließen beginnt und eine Welle bildet, wie würde ich dann den maximalen Druck berechnen, den das Wasser an den Wänden aufwirft?

Natürlich würde ich eine bestimmte Zeit warten, bevor ich die andere Seite des Panzers anhebe, damit die Welle in der Höhe gleich bleibt.

Ich denke, ich könnte die Berechnungen selbst durchführen, aber ich habe keine Ahnung, wo ich anfangen soll oder wo ich nach einem Hinweis suchen muss (Kolbendruck, Massenträgheit). Bernoullis Gleichung?).

Der Grund, warum ich das brauche (oder zumindest glaube ich) ist, die Wandstärke zu berechnen. Es ist im Grunde wie eine Wellenbewegungsmaschine, aber offen und mit Wasser gefüllt: Foto

fluid-mechanics

— VF_
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Eine einfache Schätzung erster Ordnung wäre, die maximale Höhe der Welle an der Wand zu messen und die übliche Druck-Tiefe-Formel für Wasser zu verwenden. Fügen Sie dann den "Schwappen" -Faktor hinzu, indem Sie die Geschwindigkeit und das Volumen des auf die Wand auftreffenden Wassers schätzen. (oder um genau zu sein, das Volumen pro Flächeneinheit, um den Druck zu erhalten)

— Carl Witthoft

Das wäre wertlos, da Sie die Wellenform berechnen und deren Auswirkungen modellieren müssen. Software hat eine Rackrate von etwa 75.000 Dollar. Das Training kostet bis zu 1000 US-Dollar pro Tag, und Sie brauchen ziemlich viel davon. Dies ist eine Milliarde Dollar-Industrie, und sie haben immer noch Schwierigkeiten, die Wellenwirkungen auf die Rohrschenkel von Ölplattformen zu berechnen. Sie können das Gesamtmoment in den Wellen berechnen, aber der maximale Druck beim Aufprall ist fürchterlich hart. Nur das Modellieren belüftet das Wasser mit relativ geringen Geschwindigkeiten. Die Schallgeschwindigkeit kann in sprudelndem Wasser lächerlich niedrig sein, und lokale Druckspitzen können den 1000-fachen Durchschnittswert erreichen.

— Phil Sweet

So sieht dieser Berechnungsbereich aus. Ich war überrascht, so viele Details in einem Dokument ohne Bezahlung zu finden. rspa.royalsocietypublishing.org/content/470/2172/20140542

— Phil Sweet

@PhilSweet, gehen Sie davon aus, dass das OP gewalttätige Wellenauswirkungen basierend auf dem Link modellieren möchte?

— Solar Mike

Ich weiß nicht, was er zu modellieren versucht. Es kann sich nur um eine Momentumberechnung handeln und er möchte die Reaktionskraft an der Stirnwand für eine Soliton . Das ist machbar Das MIT verfügt über hervorragende Online-Materialien für die Berechnung von Impulsen für lineare Schwerkraftwellen und deren Wechselwirkungen mit Wänden und Stränden.

— Phil Sweet

Wenn Sie davon ausgehen, dass Sie die Schaukelbewegung zeitlich so einstellen, dass eine Sinuswelle gut hin und her läuft, können Sie der Höhe des Wassers nur 3 * 2 = 6 Zentimeter hinzufügen. Dies ist ohne Schlammkraft.

Um grobe Zahlen für das Schlammschätzen zu schätzen, würde ich die potentielle Energie eines Test-Rechteckwasserbandes aus Wasser betrachten, das zur Hälfte in der Mitte der Breite des Tanks steht, als Flut, die an der Wand in kinetische Energie umgewandelt wird, ohne dass Reibung in die Tankwand eindringt . Dann wählen Sie einen weiteren Testpunkt entlang der Breite und der Höhe und dem Wert aus, der diesem Punkt entspricht.

Nach 3-4 Probepunkten addieren Sie den maximalen Wert zu dem vorherigen Wert, den Sie für den hydrostatischen Druck erhalten haben.

— kamran
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