Диаметр для предотвращения попадания воды в закрытую трубу? - физиков.нет
Винтажный Клуб для гитаристов
0 голосов
/

Представьте, что я просверлил три отверстия разного диаметра в большой пластиковый блок, но отверстия не проходят до конца. (Они образуют три закрытые трубки, см. Изображение.) three close-ended holes submerged in water Затем я погружаю блок в ведро и наполняю его водой. Я хочу знать, какие отверстия / отступы / трубы заполнят водой.

Вода не протечет через эти трубки (они закрыты на одном конце), и если диаметр достаточно узкий, вода также не заполнит его полностью. Исходя из этой информации , представляется, что смачиваемость, капиллярное действие и вязкость являются важными факторами, определяющими проникновение воды. Смачиваемость будет постоянной во всех трех отверстиях (они сделаны из одного и того же материала и погружены в одну жидкость), как и вязкость. Разница лишь в радиусе входа, и я считаю, что в уравнении для расчета капиллярного действия радиус находится в знаменателе.

Есть ли способ рассчитать наибольший диаметр отверстия / трубки, который предотвратит ее затопление водой? (И под его заливкой я имею в виду удаление всего воздуха из трубки.) Допустим, постоянная, произвольная высота воды в чашке, скажем, 1 метр.

1 Ответ

0 голосов
/

Вода стекает вниз в ту трубку, которая поддерживает то, что называется двухфазный поток , в котором вода может попасть в трубку в то же время, когда воздух уже выходит из трубки.

Двухфазный поток может возникать, когда поверхностное натяжение жидкости низкое, а диаметр трубки большой. В этом случае жидкость и воздух могут пролетать мимо друг друга в противоположных направлениях. Это не может произойти, когда поверхностное натяжение велико, а диаметр трубы мал, и в этом случае жидкость и воздух занимают отдельные сегменты трубы без взаимопроникновения (что называется «потоком пробки»).

Число Вебера , которое (плотность жидкости) x (квадрат скорости) x (характерная длина) / (поверхностное натяжение), используется для оценки, когда силы поверхностного натяжения будут превышать силы инерции в труба (тем самым фиксируя моду трубу в потоке пробки) или когда силы инерции преобладают над эффектами поверхностного натяжения (вместо этого поддерживается двухфазный поток). В этом случае за характерную длину принимается диаметр трубы.

Добро пожаловать на сайт физиков.нет, где вы можете задавать вопросы и получать ответы от других членов сообщества.
...