¿Cómo se puede calcular la altura promedio de las olas producidas en un tanque de agua mientras se llena con agua que fluye a una cierta velocidad?

Answer 1

Déjame intentar dar un enfoque si no la respuesta.

En primer lugar, hay dos o tres maneras en que podrías intentar resolver este problema.

1. El método más antiguo se ha basado en la experimentación y en la obtención de fórmulas empíricas. Un método muy natural. Primero, determine qué factores afectan la altura de la ola y luego realice una serie de experimentos utilizando el diseño de experimentos. Afortunadamente, para el tipo de pregunta que ha formulado, la experimentación es fácil y no es costosa.
2. El segundo enfoque fue analítico. Tratando de elaborar un modelo matemático y con el límite de entrada dado y los cálculos iniciales, resuelva el problema matemático para obtener la solución. El problema aquí es que incluso para este tipo, si es un problema, puede ser una matemática muy compleja. Cuando también consideras que este es un fenómeno transitorio. Lo bueno sería si pudiera reducir esto a un problema bidimensional considerando la simetría de ejes.
3. El último y último método es la simulación. La mayoría de los métodos de solución y modelado matemático se han codificado hoy en día y están disponibles para ser prácticos en herramientas como FLUENT, CFX, LSDYNA, etc. Este campo se denomina dinámica de fluidos computacional. Esto se puede hacer incluso en su computadora portátil, posiblemente para el tipo de problema que está tratando de resolver.

Ahora para sugerir qué hacer. El método 1 es lo que sugeriría coz incluso si haces 2 o 3, sin datos reales de 1 para validarlos, serían inútiles. Solo cuando los problemas se vuelven súper complejos, como el flujo a través de un motor de avión, la simulación y la experimentación costosa siguen siendo la solución.

Para sugerir cuáles son los parámetros que afectan la altura de las olas, piense en estos

1. ¿Está cayendo el agua verticalmente? Si no, cual es el ángulo.
2. La velocidad por supuesto.
3. ¿Qué hay del caudal con respecto al tamaño del tanque? No solo tenemos olas, también aumenta el nivel del agua.
4. ¿Qué pasa si la fuente está por debajo del nivel del agua?
5. ¿A qué distancia se encuentran los límites desde donde el agua llega a la superficie? Esto es relevante ya que las ondas reflejadas interferirán con las ondas que se van y distorsionarán todo el patrón.
6. También puedo citar la temperatura, pero ignoremos eso y digamos que estamos hablando de temperatura ambiente.

Le sugiero que pruebe algunos experimentos sobre esto y que sería genial si publicara un blog y lo vinculara en los comentarios aquí.

Aclamaciones. 🙂