王洪伟:流体力学与微积分办法求解水池进排水问题

来源:乐鱼体育官网靠谱    发布时间:2023-11-19 23:18:15 74

  一个水池有一个进水管和一个排水管。只开进水管,2个小时能把水池放满,之后封闭进水管,只开排水管,需6个小时能把水池排空。问:从空水池开端,一起打开进排水管,多长时刻能把水池放满?

  解:设水池的体积是“1”,则进水速度是1/2(1小时进1/2池子的水),排水速度是1/6(1小时排1/6池子的水)。

  这个回答并不符合实践的状况,由于坐落水池底部的排水管的排水速度并不是稳定的,而是和水的深度有关,详细关系式可以用伯努利规律得出。

  当排水口的尺度比水池小得多时,放水过程中水面下降速度很慢,这时可以终究靠伯努利规律得出排水速度为:

  如果把这个题干中的“排水”清晰写成用水泵抽水,就可以当小学数学题了,上面的回答也就合理了。

  2、正式回答:要回答这道“小学”数学题,除了要用到流体力学的伯努利规律和接连方程外,要得到终究解还要使用到微积分办法,所以......

  假定只开进水,放满时刻为T1,只开排水,排空的时刻为T2,求一起开,放满时刻T。

  实践问题总是很杂乱的,本文的回答也仅仅一个理想化成果。比方实践的水池放水是不可能彻底放空的,总会剩余一些。还有,放水时会呈现旋涡,使水面不再是平面,这一些都会影响成果。

  作者:王洪伟,仿真秀专栏作者,北京航空航天大学副教授。教学本科生“工程流体力学”与研讨生“粘性流体力学”课程。出书教材《我所了解的流体力学》 ,科普图书《解析活动:画说流体力学》,制造微课“流体力学根底21讲”。研讨范畴为叶轮机气体动力学,流体机械试验研讨,活动操控等。

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