Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Fox - Mecânica dos Fluidos- Ed: 8º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 204
Em alguns estados do oeste, água para mineração e irrigação era vendida por “polegada de mineiro”, ou seja, a taxa para a qual a água escoa através de uma abertura de de área em uma tábua vertical, com altura de até , com queda de pressão de a de água. Desenvolva uma equação para prever a vazão mássica através de tal orifício. Especifique claramente a razão de aspecto da abertura, a espessura da tábua, e o nível de referência para medida de altura de carga (topo, fundo ou meio da abertura). Mostre que a unidade de medida varia de (no Colorado) a (no Arizona, Idaho, Nevada e Utah) polegadas de mineiro para igualar.
Passo 1
Fala aí galera, vamos para mais um problema de mecânica dos fluidos. A unidade de medida calculada varia de a polegadas de mineiro por pé cúbico de fluxo de água por segundo. Essa faixa abrange os valores de e , proporcionando a submersão profunda e, portanto, as maiores velocidades de fluxo através da abertura. Quando , a abertura é quadrada; quando , a abertura tem s de altura e . Aumentar a forma "" de para aumenta a vazão através da abertura quando é medido até o topo da abertura, porque aumenta a submersão da parte inferior da abertura, aumentando assim as velocidades de fluxo. Quando H é medido na parte inferior da abertura, o aumento de "" reduz a taxa de fluxo. Nesse caso, a profundidade da abertura diminui à medida que "" se torna grande. A espessura da prancha não afeta as taxas de fluxo calculadas, pois é assumida uma veia contracta. Nesse modelo de fluxo, a água se separa das arestas internas da abertura na prancha vertical. Somente se a prancha tivesse vários centímetros de espessura, o fluxo se reconectaria e afetaria a taxa de fluxo. O relacionamento real entre e pode ser uma função fraca da proporção. O fluxo se separa das quatro arestas da abertura na prancha vertical. No "" grande, a contração nas extremidades estreitas do fluxo tem um efeito relativamente pequeno na área de fluxo. À medida que "" se aproxima de , o efeito se torna mais pronunciado, mas precisaria ser medido experimentalmente. Assumir uma fração de área constante de 60% certamente dá tendências razoáveis. Com isso, podemos encontrar a equação, temos: