Bir lavabodaki musluğun açılması jet etrafındaki suyun radyal hızını etkiler mi?

Lavabonu etkileyen bir su jetinden radyal olarak dışarı doğru akan suyun hızı, musluğun ne kadar açıldığına bağlıdır?

Şu anda, dikey jet içindeki suyun maksimum hızının, musluğun ne kadar açık olduğuna bakılmaksızın (yerçekimi tarafından hızlandırıldığından ve hava direncini dikkate almadan) sabit olduğunu anlıyorum, ancak hava debisi daha yüksek ayrıca musluk açılır.

Daha yüksek hacimli bir akış hızının, jetin tabanı çevresinde daha büyük bir derinlikle sonuçlandığını düşünüyorum. Bu, su ile lavabo arasındaki sürtünme etkisini azaltarak suyun temas yüzeyi azalır; sığ olmasından daha düşük oranda, ancak emin değilim.

Birisi bir musluğun açılmasının jetin altındaki suyun radyal hızını nasıl etkilediğini tam olarak açıklayabilir mi?

DÜZENLE

Soruma göre alanın değişken olduğunu açıklamalıydım. Aklımda olan şey daha çok sabit yükseklikte bir su tankının altındaki değişken büyüklükte bir dairesel delik gibiydi . Basitlik için "tap" kelimesini kullandım, ancak şimdi bunun kötü bir alternatif olduğunu ve amaçlandığından daha fazla kargaşaya neden olduğunu anladım.

fluid-mechanics

— MadCommy
kaynak

Related: engineering.stackexchange.com/questions/5490/…

— Chris Mueller

Püskürtme hızının musluk konumundan bağımsız olduğundan emin değilim. Bu varsayım için herhangi bir referansınız var mı?

— Carlton,

@Carlton Bildiğim kadarıyla, bir musluk açmak, arkasındaki suyun basıncını değiştirmez, sadece içinden akabildiği alanı değiştirir - bu, hızı arttırmadan akış hızını arttırır (suyun birikmediğini varsayıyorum. musluğun içinde (bu bir fark yaratabilir mi?)). Musluktan çıktıktan sonra dikey hıza gelince, su yerçekimi tarafından hızlandırılır, bu yüzden aynı olmaları gerekir (hava direncini göz ardı ederek). Varsayımın arkasındaki neden buydu, ama tam olarak emin değilim.

— MadCommy

Tam olarak yarıya kadar açıldığında, su akışının kesinlikle daha fazla (daha yüksek hıza işaret eden) vurduğu bir bahçe hortumu hayal ediyorum. neden olarak. Musluğun içinde su birikmesi olabileceğinden şüpheleniyorum.

— Carlton,

Basınç yüksek olduğundan hızın gerçekten daha yüksek olduğunu düşünüyorum. Bernouli kanunu .

— Vince Scalia,

$\dot m= \rho\, VA$

Bununla birlikte, bir jetten dışarı doğru akan suyun akış profilinin, jet hızı sabit tutulduğunda akış hızına nasıl bağlı olduğu sorusunu sorabiliriz.

İlk önce reynolds sayısını hesaplayalım:

R e = \frac{ρ V D}{μ} \approx \frac{1000 \frac{k g}{m^{3}} 2 \frac{m}{s} 1 c m}{900 P a μ s} \approx 20000

$Re=\frac{\rho V D}{\mu} \approx \frac{1000\frac{kg}{m^3}\,2\frac{m}{s}1\,cm}{900 Pa\,\mu s}\approx 20000$

Bu yüzden viskoz etkiler geçiş sırasında çok küçük olacak, bu da bernoulli denklemini kullanabileceğimiz anlamına geliyor. Basınç, geçiş öncesinde ve sonrasında atmosferik olacaktır ve yükseklik aynı olacaktır, bu nedenle hız aynı olacaktır.

Sonuç olarak, sprey sadece daha kalınlaşacak, ancak akış hızı arttıkça aynı hızda kalacaktır. Tabii ki, jet uzaklığı kadar viskoz etkiler, fan kalınlığı azaldıkça ve reynolds sayısı düştükçe daha fazla önem kazanacaktır. O zaman gerçekten daha kalın akış daha uzun süre yüksek hızda kalacaktır.

— burkulma
kaynak

Akışın kesit alanının sabit olduğundan emin değilim. Düşük akış hızlarında su, musluğu tamamen doldurmayabilir, bunun yerine açık kanal akışına daha çok benzeyebilir.

— Carlton

Siz (anlaşılır şekilde) sorumu yanlış yorumlasanız da (düzenlemede düzeltildiği gibi), bu sorumu cevapladı - sprey daha kalınlaşıyor, ancak daha yüksek bir akış hızı nedeniyle hızlanmıyor (jet hızının sabit olduğunu varsayarak).

— MadCommy

@Carlton Bir havalandırıcıya sahip olmayan ağızlıklar için ve hatta bir havalandırıcıya sahip ağızlıklar için bile, düşük akış hızlarında yüzey gerilimi şekli ve hızı büyük ölçüde etkileyecektir. Böylece akış hızı, musluk alanı ve musluktan kısa bir mesafe olan hız arasındaki ilişki daha karmaşık hale gelir. Ama bu sorunun kalbi değildi, ben de buna girmedim.

— Rick