Água a 15 ° C escoa a uma profundidade de 0,4   m com velocidade média de 6   m / s em um canal retangular. Determine a energia específica da água e se o escoamento é subcrítico ou supercrítico.

Passo 1

Nessa questão nós temos que a água flui em um canal retangular. Com isso, queremos determinar a energia específica e se o fluxo é subcrítico ou supercrítico.

Passo 2

Para resolver essa questão vamos assumir que o fluxo é uniforme e, portanto, a energia específica é constante.

Por conveniência, vamos considerar a largura do canal b   =   1   m . Então, a vazão do volume e a profundidade crítica para esse fluxo são,

ade crítica para esse fluxo são,

V ˙ = V A c = V y b = 6 m s 0,4 m 1 m = 2,40   m 3 / s

y c = V ˙ 2 g b 2 1 3 = 2,40   m 3 / s 2 ( 9,81   m / s 2 ) ( 1 m ) 2 1 3 = 0,837 m

O fluxo é supercrítico, pois a profundidade real do fluxo é y   =   0,4   m e y < y c .

Passo 3

A energia específica para as determinadas condições é,

E s 1 = y 1 + V ˙ 2 2 g b 2 y 1 2 = y 1 + V ˙ 2 2 g = 0,4 m + 6 m 3 s 2 2 9,81 m s 2 = 2,23 m

Resposta

O fluxo é supercrítico.

E s 1 = 2,23 m

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