Springen naar inhoud

[vloeistofleer] opdrijven


  • Log in om te kunnen reageren

#1

RJ_

    RJ_


  • >100 berichten
  • 107 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 01 december 2005 - 20:40

Hallo!

Kan iemand mij helpen met het volgende?

Ik ben aan het rekenen aan een dok dat omhoog komt, dit gebeurt door een hogere luchtdruk te creeren aan de binnenkant.
Op het moment dat de druk hoog genoeg is wordt een schuif aan de onderzijde opengetrokken. Het water begint te stromen en langzaam komt het dok omhoog.
Nu wil ik graag berekenen hoe snel het water eruit stroomt.
Ik kan dit prima als functie van de waterhoogte aan de binnenzijde, doordat de druk hier afneemt zal het water iets langzamer gaan stromen. Alleen zijn er 2 factoren waar ik mij even geen raad mee weet:
het relatief zakken van de waterhoogte buiten het dok (dok komt immers hoger in het water te liggen),
en het punt waarop de 'vloer' van het dok aan het oppervlakte komt, dus hoger dan de waterlijn komt te liggen.
Kan iemand mij in de goede richting sturen want ik kom hier even niet uit...

Geplaatste afbeelding

En de vraag is concreet: hoe stel ik een functie op voor de uitloop snelheid van het water tijdens het gehele proces?

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44820 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 01 december 2005 - 21:49

Als ik het goed begrijp wil je het verhaal uitwerken voor een drukverloop binnen tegenover een drukverloop buiten, en verwaarloos je weerstandsproblemen aan je uitstroomopening, en de zwaartekracht/opwaartse kracht op je dok?

Zo ja, dan moet je die pijl naar buiten zien als een weergave van luchtdruk plus waterdruk in het dok, maar moet je ook nog een pijltje naar binnen tekenen voor luchtdruk plus waterdruk buiten het dok. In je eindformule trek je die van elkaar af. Maar zonder:

- een bekende relatie tussen dit drukverschil en het uitstroomdebiet (i.c. weerstand)
- de opwaartse kracht op het dok en de zwaartekracht mee te nemen

zie ik niet hoe je een en ander in een tijdschaal zou moeten plaatsen. Snelheid is iets per seconde
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#3

rodeo.be

    rodeo.be


  • >250 berichten
  • 647 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 02 december 2005 - 13:40

formules van Bernoulli? Kan je die niet gebruiken?
???

#4

RJ_

    RJ_


  • >100 berichten
  • 107 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 02 december 2005 - 18:20

Als ik het goed begrijp wil je het verhaal uitwerken voor een drukverloop binnen tegenover een drukverloop buiten, en verwaarloos je weerstandsproblemen aan je uitstroomopening, en de zwaartekracht/opwaartse kracht op je dok?


Nee, die uittree verliezen reken ik wel mee, dat is het probleem niet. Ik verwaarloos de opwaartse kracht van het dok ook niet, dit veroorzaakt immers de relatieve daling van het waterpeil en dus de daling van de druk buiten het dok ten opzichte van de opening.

formules van Bernoulli? Kan je die niet gebruiken?


Jazeker, dat doe ik ook. Alleen is het probleem dat de drukhoogte aaan beide zijden van de uitstroom opening varieert (wordt lager) tijdens het laten leeglopen. Dus ook de snelheid gaat varieren.


Ik ben in deze richting aan het zoeken:

V(X) = mu.gif*:roll: 2*g*X

mu.gif = uittree verlies
X = druk binnen - druk buiten
V = snelheid

levert mij de snelheid in de uitstroomopening als functie van het verschil in druk binnen en buiten.

Nu moet ik nog weten hoe dat drukverschil loopt tijdens het leeglopen. Ik kan dit wel numeriek berekenen, maar zou het liever als 1 functie schrijven.

nb. De druk die gebruikt wordt om het water eruit te 'duwen' beschouw ik als constant.

#5

RJ_

    RJ_


  • >100 berichten
  • 107 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 02 december 2005 - 19:36

zie ik niet hoe je een en ander in een tijdschaal zou moeten plaatsen. Snelheid is iets per seconde


Ik bedoel eigenlijk dat ik een overzicht wil hebben van de uitstroomsnelheid op verschillende tijdstippen.

#6

rodeo.be

    rodeo.be


  • >250 berichten
  • 647 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 02 december 2005 - 19:54


zie ik niet hoe je een en ander in een tijdschaal zou moeten plaatsen. Snelheid is iets per seconde


Ik bedoel eigenlijk dat ik een overzicht wil hebben van de uitstroomsnelheid op verschillende tijdstippen.

ik wil wel helpen, maar kan je de situatie nog eens verduidelijken?
???

#7

RJ_

    RJ_


  • >100 berichten
  • 107 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 02 december 2005 - 20:59

Ja, ik heb hier nog een schetsje maar dan met wat meer gegevens.

Geplaatste afbeelding

Grootte van het uitstroom-gat is 0.4m

P1 is de druk aan de binnenzijde, p2 aan de buitenzijde. In meters waterkolom.

Voor het gemak ga ik eerst uit van een dok-lengte van 1m.


Door die 40kPa wordt het water uit het dok gepompt. In het begin is het makkelijk te bepalen wat de snelheid/het debiet is. Hier kan Bernoulli op losgelaten worden. Maar dan komt het: Doordat het water in het dok, dus in de reservoirs, zakt neemt hier de druk evenredig af met het afnemen van de waterhoogte, immers, die 40 kPa is constant.
Ook buiten het dok neemt de druk af, dit wordt veroorzaakt doordat het dok opdrijft. Door deze druk veranderingen veranderd de snelheid/het debiet ook.

Deze veranderingen wil ik graag weten over het gehele proces van leeglopen.

Als het dok geheel leeggelopen is ligt hij op 0.441m diepte. dit wordt de eindsituatie.

#8

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44820 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 02 december 2005 - 21:06

Wat is de (droge) massa van je dok? (beton) volume van je dok? En de totale waterinhoud? Dat alles trekt namelijk het dok naar beneden... En de waterinhoud bepaalt ook hoeveel water moet uitstromen om het dok bijvoorbeeld 10 cm hoger te krijgen....
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#9

RJ_

    RJ_


  • >100 berichten
  • 107 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 02 december 2005 - 21:16

Is te berekenen toch? Totale massa (per strekkende meter) is 1.875m*2m*1m*1000kg/m=3.75*10kg, water inhoud (per strekkende meter) bedraagt 15*2+2(11*2)=74m.

#10

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44820 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 02 december 2005 - 22:00

ik krijg een inhoud per strekkende meter. Hoeveel strekkende meters heb ik? Want er is een gat met een bepaalde afmeting, waar, bij een bepaald drukverschil, een bepaalde hoeveelheid water door zal stromen.

En ik weet ook de droge massa beton en dat volume nog niet. Zo kan ik de zwaartekracht en de opwaartse kracht niet bepalen, en daarmee niet de diepte van het dok op elk moment, en daarmee niet de hydrostatische druk aan de buitenzijde van het dok.
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#11

RJ_

    RJ_


  • >100 berichten
  • 107 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 02 december 2005 - 22:09

Strekkende m maakt niet zovel uit, ik reken aan 1m. Je moet die strekkende meter zien als een compartiment. Maar uiteindelijk wordt dit berekend voor een dok van 80m.
Het gat is 0.4m groot.
De totale massa heb ik in mijn vorige bericht gegeven: 3.75*10kg per strekkende meter. is uit de waterverplaatsing te halen.
Waterinhoud per strekkende meter dok is 74m.

Het dok is trouwens gemaakt van staal.

en daarmee niet de diepte van het dok op elk moment, en daarmee niet de hydrostatische druk aan de buitenzijde van het dok


Dat is de vraag: wat is die druk op elk moment? En wat is de druk op dat moment aan de binnen zijde?

#12

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44820 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 02 december 2005 - 22:18

Volume en massa van het staal, kortom de droge massa van het dok? Want dat verplaatst water, ook als het gevuld is met lucht. Ik begrijp nu dat elk compartiment zo'n uitstroomgat heeft, en dan speelt de lengte inderdaad geen rol meer.
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#13

RJ_

    RJ_


  • >100 berichten
  • 107 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 02 december 2005 - 22:22

Volume en massa van het staal, kortom de droge massa van het dok?


De droge massa van het dok bedraagt 3.75*10kg per strekkende meter.

#14

RJ_

    RJ_


  • >100 berichten
  • 107 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 02 december 2005 - 22:54

Ik heb inmiddels bedacht dat de snelheid als een functie van de 2 drukverschillen geschreven wordt als

v(x) = 1/xi.gif * :roll: ( xi.gif *(-1+ :P (1+4*xi.gif *x)*g))

Hierin is xi.gif de verliezen door intree in de uitlaat. x is P1-P2.

Nu moet ik x nog bepalen als een functie van de tijd. Hier heb ik op ditmoment nog veel moeite mee.

#15

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44820 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 02 december 2005 - 23:33

droge massa dok 3750 kg
dichtheid staal 8000 kg/m3
volume staal 0,47 m3
oppervlakte wanden 78 m2
0,47/78 dikte staal 6 mm, en kennelijk geen constructiemateriaal.

flimsy, :P maar goed. dit betekent dat we een factor namelijk kunnen verwaarlozen, en dat is de hoeveelheid staal die tijdens het omhoogkomen geen water meer verplaatst.

totale inhoud per strekkende meter 78 m3, dat is 78000 kg water: dit betekent dat we een factor kunnen verwaarlozen, en dat is de opwaartse kracht op het staal dat zich onder het waterniveau bevindt. Het extra gewicht van de hoeveelheid staal die tijdens het omhoogkomen geen water meer verplaatst is dus verwaarloosbaar (invloed kleiner dan 1% op zijn slechtst)
De waterinhoud van de wanden is per verticale meter gerekend 4 m3.
Om 3750 kg drijfvermogen te leveren, zal het niveauverschil binnen-buiten dus 3,75/4 x 1 m = 0,94 m moeten zijn.

voor het gemak stel ik een meter waterkolom gelijk aan 10 kPa. Mijn waterkolom binnen in het dok zal dus ten allen tijde 0,94 m lager zijn dan buiten. Het verschil in hydrostatische druk: binnen zal dus altijd 9,4 kPa lager zijn dan buiten. Als je dus 40 kPa luchtdruk boven in je dok organiseert, is het drukverschil over de opening dus altijd 30,6 kPa.

Ht wordt een tikje anders zodra de binnenbodem van het dok boven water komt. Dan heb ik voor elke verticale meter lucht namelijk ineens een drijfvermogen van 15 m3 water.
Het niveauverschil tussen binnen en buiten zal dan nog slechts 3,75/15 * 1 m= 0,25 m bedragen. Dat betekent dat 2,5 kPa voldoende is voor het drijfvermogen, en dat er een drukverschil over je uitstroomopening van 37,5 kPa zal ontstaan, totdat er lucht door het gat naar buiten stroomt. Als je dok helemaal is leeggepompt, is de diepgang 25 cm. :P

Je uitstroomsnelheid is dus constante 1 tot het moment dat de binnenbodem droogvalt, en wordt een grotere constante 2 vanaf dat moment. De diepteligging van je dok is namelijk evenredig aan de waterverplaatsing. Verplaats jij water naar buiten, dan komt je dok evenredig omhoog. :P

Het sommetje wordt heel anders als je het volume van de dokconstructie niet meer mag verwaarlozen. :roll:
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures