Моделирование изменения уровня воды в трёх ёмкостях в случае, когда в третьей ёмкости имеется течь.
X
Давление на дне ёмкостей 1, 2 и 3 обозначены символами , и соответственно. Труба, выходящая из ёмкости 1, разветвляется, ведя к ёмкостям 2 и 3. Давление в месте раздвоения трубы обозначим . Скорость потока жидкости зависит от разности давлений и от геометрии соединительных труб.
In[1]:=
X
Вся жидкость, вытекающая с ёмкости 1, должна оказаться в ёмкости 2 или ёмкости 3. Это условие выражается в виде алгебраической связи. Высота жидкости в ёмкостях связана с давлением на дне ёмкости законом Торичелли.
In[2]:=
X
Скорость, с которой жидкость вытекает из или втекает в ёмкость (т.е. скорость течения), является прямо пропорциональной скорости изменения уровня воды в ёмкости. Это соотношение следует из закона сохранения массы в несжимаемой жидкости.
In[3]:=
X
Зададим размеры и параметры модели. Площади поперечного сечения ёмкостей 1, 2 и 3 обозначены , и соответственно. Плотность и вязкость жидкости обозначены через (kg/m3) и (kg/m-s) соответственно.
In[4]:=
X
Зададим начальные уровни жидкости в каждой ёмкости.