水力虹吸溢洪道进出速度大小和轮廓

我正在通过虹吸溢洪道进行液压海水流动。我的任务是确定溢洪道前方的位置处的流速和剖面

流体进入溢洪道
流量离开溢洪道

参见问题图。

现在计算通过虹吸管的流量的基本公式是

Δ H = ξ \frac{v^{2}}{2 g}

$\Delta H = \xi \frac{v^2}{2g}$ ，其中：

$\Delta H$ =压头

$\xi$ =总摩擦损失

v =流速

g =重力加速度

问题是：对于给定的压头，几何形状和摩擦损失系数，溢洪道前方位置处的流量分布和速度（见图）是多少？

请注意，我目前不寻求完整的CFD分析。

感谢您提供有关如何解决此问题的帮助。

。

fluid-mechanics hydraulics

— 鲁德克
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ξ

$\xi$ 可能会随速度而变化很大。

— 里克（Rick）

您能说得更具体些吗？是摩擦损失和惯性损失的组合。您认为在哪里贡献最大？

ξ

$\xi$

— Ruudc

在低速下（较小的压头差），它可能主要是粘性损失，而在较高速度下，惯性损失可能占主导地位。您是否要将此建模为2D问题？如果没有，宽度是多少？

— 里克（Rick）2015年

是的，这很有道理。我正在尝试以3.2米的宽度解决3D问题。目前，我知道组合的惯性损耗为 = 1.62，摩擦损耗为 = 0.38。尽管我仍然不确定如何确定我指示的区域的速度大小和轮廓。扬程差在0.5至1.5米之间。

ξ

$\xi$

ξ

$\xi$

— Ruudc

您是如何得到那些值的？入口流量可能会相当均匀地汇聚在入口上，并且会有少量的粘性损失。在出口处，水流可能会继续沿着其路径逐渐扩散，并在两侧和顶部形成回流区。尽管可能存在一些近似技术，但计算这些区域将需要CFD。为什么需要流量配置文件？如果您只是想计算损失，则可以假设出口处没有压力恢复，而入口处也没有损失。

ξ

$\xi$

— 里克（Rick）2015年

Answers:

可以考虑流出情况，假设射流限制在一侧。那应该为海洋提供一个合理的分析解决方案。

流入情况比较棘手，但您应该能够对孔口上游的流场进行一些研究。床限制了流入，因此这是一个独特的情况。尝试在孔/床限制入流的孔口入口处进行研究。我认为有人针对该案例发布了流场。

— trees4me
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为简化起见，我假设流入管道的流体几乎从各个方向均匀地流向管道，这意味着流速将迅速下降，并且与此相关的能量损耗也很小。

相反，我认为从管道出来的水将以相同的速度几乎一直保持直线流动，然后通过粘性和湍流效应消散流中的动能。

当然，这种流动轮廓会受到任何放置在其中的物体（例如涡轮机）的影响，并且在低流速下，射流会扩散到明显更短的距离上。

如果您正在寻找更准确的分析，我认为您需要研究射流动力学，或者只是使用模拟，尽管射流模拟对湍流模型的选择很敏感，所以请确保验证模型。

— 里克
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