「経過時間 t」は排水完了時間に対する割合(%)です。
青=現在の水位 / 底部の黄色い矢印=オリフィスからの流出
横軸=経過時間 t / 縦軸=水位 h(黄色い点=現在時刻)
断面積 A のタンクが、面積 a のオリフィスから排水するときの非定常流出を扱います。
トリチェリの定理による流出速度と流量(Cd は流量係数):
$$v = C_d \sqrt{2gh}, \qquad Q = a\,v = C_d\,a\,\sqrt{2gh}$$水位の支配方程式(質量保存):
$$A\,\frac{dh}{dt} = -Q = -C_d\,a\,\sqrt{2gh}$$これを解くと、水位は時間の2次関数として減少します:
$$h(t) = \left(\sqrt{h_0} - \frac{C_d\,a}{A}\sqrt{\frac{g}{2}}\;t\right)^{2}$$排水完了時間は、上式で h(t) = 0 とおいて求まります:
$$t_{empty} = \frac{A}{C_d\,a}\sqrt{\frac{2h_0}{g}}$$