معامل التصريف

في الفوهة أو أي تضييق آخر، يكون معامل التصريف (المعروف أيضًا باسم معامل التصريف أو معامل التدفق الخارجي ) هو نسبة التصريف الفعلي إلى التصريف المثالي، ^{[ 1 ]} أي نسبة معدل تدفق الكتلة عند طرف التصريف للفوهة إلى معدل تدفق الكتلة لفوهة مثالية تقوم بتمديد سائل تشغيل مماثل من نفس الظروف الأولية إلى نفس ضغوط الخروج.

رياضياً، يمكن ربط معامل التصريف بمعدل تدفق كتلة سائل عبر أنبوب مستقيم ذي مساحة مقطع عرضي ثابتة من خلال ما يلي:

${\displaystyle C_{\text{d}}={\frac {\dot {m}}{\rho {\dot {V}}}}={\frac {\dot {m}}{\rho Au}}={\frac {\dot {m}}{\rho A{\sqrt {\frac {2\Delta P}{\rho }}}}}={\frac {\dot {m}}{A{\sqrt {2\rho \Delta P}}}}}$

${\displaystyle C_{\text{d}}={\frac {Q_{\text{exp}}}{Q_{\text{ideal}}}}}$

أين:

${\displaystyle C_{\text{d}}}$، معامل التصريف عبر التضييق (بدون وحدة).

${\displaystyle {\dot {m}}}$، معدل تدفق كتلة السائل عبر التضييق (الكتلة لكل وحدة زمنية).

${\displaystyle \rho }$كثافة السائل (الكتلة لكل وحدة حجم).

${\displaystyle {\dot {V}}}$، معدل التدفق الحجمي للسائل عبر التضييق (الحجم لكل وحدة زمنية).

${\displaystyle A}$، مساحة المقطع العرضي لانقباض التدفق (المساحة).

${\displaystyle u}$سرعة السائل عبر التضييق (الطول لكل وحدة زمنية).

${\displaystyle \Delta P}$، انخفاض الضغط عبر منطقة التضييق (القوة لكل وحدة مساحة).

تُعد هذه المعلمة مفيدة لتحديد الخسائر التي لا يمكن استردادها والمرتبطة بقطعة معينة من المعدات (الانقباض) في نظام السوائل، أو "المقاومة" التي تفرضها تلك القطعة من المعدات على التدفق.

تُعبر مقاومة التدفق هذه غالبًا عن طريق معامل لا بُعدي،${\displaystyle k}$، ويرتبط بمعامل التصريف من خلال المعادلة التالية:

${\displaystyle k={\frac {1}{C_{\text{d}}^{2}}}}$

والتي يمكن الحصول عليها عن طريق استبدال${\displaystyle \Delta P}$في المعادلة المذكورة أعلاه مع المقاومة،${\displaystyle k}$مضروبًا في الضغط الديناميكي للسائل،${\displaystyle q}$.

من الشائع جدًا في الهندسة تحديد${\displaystyle C_{\text{d}}A}$باعتبارها خاصية متأصلة في الفتحة أو أي عائق آخر، بدلاً من كونها مقاومة للتدفق:

${\displaystyle C_{\text{d}}A={\frac {\dot {m}}{\sqrt {2\rho \Delta P}}}}$

نظراً لسلوك السوائل المعقد حول بعض المنشآت كالفتحات والبوابات والسدود وغيرها، تُوضع بعض الافتراضات للتحليل النظري لعلاقة مستوى الماء بالتصريف. فعلى سبيل المثال، في حالة البوابات، يكون الضغط عند فتحة البوابة غير هيدروستاتيكي، ما يصعب نمذجته؛ ومع ذلك، من المعروف أن الضغط عند البوابة ضئيل للغاية. لذلك، يفترض المهندسون أن الضغط يساوي صفراً عند فتحة البوابة، ومن ثمّ نحصل على المعادلة التالية لحساب التصريف:

${\displaystyle Q=A_{0}{\sqrt {2gH_{1}}}}$

أين:

س، تفريغ

${\displaystyle A_{0}}$منطقة التدفق

g، التسارع الناتج عن الجاذبية

${\displaystyle H_{1}}$اتجه نحو أعلى البوابة مباشرةً

ومع ذلك، فإن الضغط ليس صفراً فعلياً عند البوابة؛ لذلك، يتم استخدام معامل التصريف، C _{d، على النحو التالي:}

${\displaystyle Q=C_{\text{d}}A_{0}{\sqrt {2gH_{1}}}}$

• معامل التدفق
• صفيحة الفتحة

• الاختناق الناتج عن تدفق الكتلة ، نانسي هول، 6 أبريل 2018