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Keywords:

  • orifice flow;
  • pressure drop;
  • Darcy-Forchheimer equation

Abstract

This study was carried out to seek a suitable model to describe flow through orifices. The model of developing flow through short ducts was found to be adequate. There were two free parameters in the model equation involving the normalized pressure drop and Reynolds number. Experiments were performed using two Plexiglas tanks separated by an orifice. The liquid level height variation with time was recorded. A unique parametric estimation technique was used to determine the two free parameters from the dynamic liquid level data. It was found that direct use of the experimental data (liquid level heights) is the best option in correlating the experimental data with the model. The correlation fits well with the present and literature experimental data quite well. It was found that the variation of the pressure drop with the flow rate is linear when the flow is weak, where the orifice Reynolds number is less 10. When the flow is strong, the ratio of the pressure drop to the flow rate becomes linearly related to the flow rate. These two limits are identical to those for flow in porous media.

On a mené une étude afin de trouver un modèle permettant de décrire l'écoulement dans des orifices. Le modèle d'écoulement en développement dans des conduits courts s'est avéré adéquat. L'équation de modèle compte deux paramètres libres, faisant intervenir la perte de charge normalisée et le nombre de Reynolds. Les expériences ont été menées au moyen de deux réservoirs de plexiglass séparés par un orifice. La variation des hauteurs de liquide dans le temps a été enregistrée. Une technique d'estimation paramétrique unique a été utilisee pour déterminer les deux paramètres libres à partir des données de niveaux de liquide dynamiques. L'exploitation directe des données expérimentales (hauteurs de liquide) s'avère la meilleure option pour corréler les données expérimentales avec le modèle. La corrélation offre un assez bon calage avec les présentes données expérimentales et celles de la littérature scientifique. On a trouvé que la variation de la perte de charge avec le débit est linéaire en cas d'écoulement faible, lorsque le nombre de Reynolds de l'orifice est inférieur à 10. En cas d'écoulement fort, le rapport entre la perte de charge et le débit est reliée linéairement au débit. Ces deux limites sont les měmes que celles rencontrées dans un écoulement en milieu poreux.