Größe und Profile der Eintritts- und Austrittsgeschwindigkeit des hydraulischen Siphons

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Ich arbeite an der hydraulischen Meerwasserströmung durch einen Siphonüberlauf. Meine Aufgabe ist es, an einer Stelle vor dem Überlauf die Strömungsgeschwindigkeit und das Profil zu bestimmen, wann

Die Strömung tritt in den Überlauf ein
Die Strömung verlässt den Überlauf

Siehe beigefügte Zeichnung des Problems.

Nun lautet die Grundformel zur Berechnung des Durchflusses durch den Siphon

wo:

Δ H = ξ \frac{v^{2}}{2 g}

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

= Druckkopf $\Delta H$

= Gesamtreibungsverluste $\xi$

v = Strömungsgeschwindigkeit

g = Gravitationsbeschleunigung

Die Frage ist: Wie ist das Strömungsprofil und die Geschwindigkeit an der Stelle vor dem Überlauf (siehe Zeichnung) für eine bestimmte Druckhöhe, Geometrie und einen bestimmten Reibungsverlustfaktor?

Bitte beachten Sie, dass ich derzeit keine vollständige CFD-Analyse suche.

Jede Hilfe zur Lösung dieses Problems ist willkommen.

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fluid-mechanics hydraulics

— Ruudc
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ξ

$\xi$

ξ

$\xi$

Bei niedrigen Geschwindigkeiten (kleine Kopfunterschiede) sind es wahrscheinlich meistens viskose Verluste, bei höheren Geschwindigkeiten werden wahrscheinlich die Trägheitsverluste dominieren. Versuchen Sie, dies als 2D-Problem zu modellieren? Wenn nicht, wie breit ist das?

— Rick

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ξ

$\xi$

ξ

$\xi$

ξ

$\xi$

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Der Abflussfall könnte unter der Annahme eines einseitig begrenzten Strahls betrachtet werden. Dies sollte eine vernünftige analytische Lösung für die Ozeanseite ergeben.

Der Zuflussfall ist schwieriger, aber Sie sollten in der Lage sein, Untersuchungen zu Strömungsfeldern vor einer Öffnung durchzuführen. Das Bett begrenzt den Zufluss, das ist also ein einzigartiger Fall. Suchen Sie nach Studien zu einer Öffnung, bei der das Bett / der Boden den Zufluss begrenzt. Ich würde denken, dass jemand Flow-Felder für diesen Fall veröffentlicht hat.

— Bäume4me
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Zur Vereinfachung würde ich annehmen, dass die Strömung, die in das Rohr fließt, aus allen Richtungen größtenteils gleichmäßig in Richtung des Rohrs fließt, was bedeutet, dass die Strömungsgeschwindigkeit schnell abfällt und damit nur ein sehr geringer Energieverlust verbunden ist.

Umgekehrt würde ich davon ausgehen, dass das aus dem Rohr austretende Wasser mit der gleichen Geschwindigkeit so gut wie geradeaus weiterläuft und die kinetische Energie in der Strömung dann durch viskose und turbulente Effekte abgeführt wird.

Natürlich würde dieses Strömungsprofil durch alle im Weg befindlichen Objekte (wie Turbinen) beeinflusst, und bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten würde der Strahl über eine wesentlich kürzere Strecke diffundieren.

Wenn Sie nach einer genaueren Analyse suchen, müssen Sie sich meiner Meinung nach mit der Strahldynamik befassen oder einfach eine Simulation verwenden, obwohl Strahlsimulationen empfindlich auf die Wahl des turbulenten Modells reagieren. Stellen Sie daher sicher, dass Sie Ihr Modell validieren.

— Rick
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