3 爆轰波的流体力学理论2

3 爆轰波的流体力学理论2
3 爆轰波的流体力学理论2

3.8 聚能效应

3.8.1 聚能效应的基本现象

20世纪50年代以来,各国学者都在探求爆炸产物的有效利用问题。与前面介绍的爆炸作用不同,聚能效应是通过利用特殊形状的装药来达到提高其局部爆炸破坏作用的目的。

随着测试手段的科学化和现代化,瞬时高压作功的物理过程能够得以揭示,炸药爆炸的聚能效应也就逐渐得到了广泛的应用。目前,聚能装药在战时被广泛应用于各种穿甲、破甲雷弹及战时破坏作业(如大型桥梁、建筑物的破坏);在平时用于快速切割金属(如打捞沉船等)、在硬土或冻土中快速穿孔、破碎孤石(悬石和危石)、在抢险救灾中快速清除障碍物(陆上或水中障碍物,如楼房、桥梁、树木等)、利用线性聚能装药拆除大型钢结构建筑物、桥梁以及切割贵重石材等。

根据爆轰产物沿其外法线方向散射这一基本规律,在装药底部或一侧予留空穴(如锥形、半球形、线形、抛物形、双曲线形等),或再加药型罩并取适当炸高(从聚能药包的底面(即药型罩底面)到穿孔目的物间的距离),爆炸时,由于空穴的存在,从而产生冲击、高压、碰撞、高密度、高速运动的气体流或金属流(带金属罩时),就可使爆炸能量沿轴线方向向外射出较高能量密度的聚能流,并集中到一定方向上发挥作用。这种利用装药一端(侧)的空穴使爆轰产物聚集、增加能量密度、以提高局部破坏作用的现象称为聚能现象,其效应称为聚能效应或空心效应,又称诺尔曼效应。能形成聚能流的装药称为聚能装药,其装置为聚能装置。

聚能效应是外部装药爆炸直接作用的一种特殊情况(非接触爆破),其作用在于使爆炸能在一定的方向集中起来,从而使爆炸的局部破坏效应增强。其主要特点是:装药底部(或一侧)有空穴;装药底面(或一侧)与目标间有一最有利距离;破甲能力很强。有空穴是其基本特点,也是形成聚能效应的基本条件。

聚能装药爆炸后,具有高温、高压的爆轰产物沿装药表面法线方向迅速散射时,在空穴影响下,必然在空穴前方汇集于一点(线性装药汇集成一线),此点(线)处的爆轰产物密度可增大数倍,速度可达每秒万米以上,温度可达数千摄氏度,压力可达几十兆帕。若空穴外壳采用金属药型罩,则会形成密度更大、压力更高的射流。在这种高温高压高速射流作用下,目标可视作流体,对目标具有很大的穿透能力,达到穿孔或切割的目的。

不同的装药形式具有不同的破坏效果。对于普通无空穴的园柱体装药,爆炸后爆轰产物近似沿装药表面法线方向散射,其速度一般为每秒数千、压力数量级一般为1×104MPa;当装药一端制成锥形空穴起爆后,爆轰产物质点以一定速度沿近似垂直于锥形空穴表面的方向向药柱轴线汇聚,使能量集中,此处聚能流速度高达每秒万米以上,密度比普通装药大4~5倍,高压的爆轰产物在沿轴线汇聚时,形成更高的压力区,比普通装药高10余倍,这种高压迫使爆轰产物向周围低压区膨胀,使能量分散。

由于上述两个因素的综合作用,气流不能无限地集中,而在离药柱端面某一距离处达到最大的集中,以后又迅速飞散开了。也就是气流在聚能过程中,动能(约占总能量的1/4)是能够集中的,而位能(约占3/4)不但不能集中,反而起飞散作用。如果设法把能量尽可能转化成动能形式,就能进一步提高能量的集中程度。提高的方法是在空穴内表面嵌装一个形状相同的药型罩。这种装药形式的爆轰产物在推动罩壁向轴线运动过程中,将能量传递给金属罩。由于金属罩的可压缩性很小,因此内能增加很少,能量的极大部分表现为动能形式,这样就可避免由于高压膨胀引起的能量分散而使能量更加集中,形成一束速度和动能比气体射流更高的金属射流。研究表明,由于金属流速度高,直径小,金属呈热塑状态,密度远比

爆轰产物高,因此,有药型罩的聚能效应必然比无药型罩的聚能效应明显增加,从穿透深度上看可增加15~20倍。

例如,用同等药量的不同装药形式对中碳钢靶板进行爆炸破坏深度试验(图3-23),从表3-4的试验结果可以看出,不同形状的药柱引爆后,其穿透钢板的作用效果是不同的。

表3-4 黑梯50/50的药柱对靶板的破坏深度

3.8.2 聚能装药的类型

常见的聚能装药主要分为四种类型(如图3-24所示),即轴对称轴向聚能装药、轴对称侧向聚能装药、轴对称径向聚能装药和面对称聚能装药。

(1)轴对称轴向聚能装药 该类型聚能装药主要用于隧道掘进、大块岩石破碎、排除哑炮、清除水下块石和构筑物、处理溜井卡塞和采场悬石及平炉出钢口堵塞的处理等。

轴对称轴向聚能装药有多种空穴形状,如小锥角形、大锥角形、半球形、抛物线形、双曲线形、圆弧形(主要用于军事工业)等。

对于作用钢板和坚硬岩石的聚能装药,很多资料认为锥形金属罩比较好,因为它的速度大,对穿孔有利。

(2)轴对称侧向聚能装药

该类型聚能装药主要用于石材开采,光面、预裂爆破(即隧道周边眼爆破),定向断裂控制爆破,露天浅孔边坡爆破,矫正石油钻孔弯斜等。 d

c b a 1

2

4

5

6

3

d

c

b

a

主要类型有:轴对称侧向双面聚能切割装药、条形双侧向聚能装药、圆柱形双侧向聚能装药、侧向聚能复合型装药等。

(3)轴对称径向聚能装药

该类型聚能装药主要用于石油工业压裂、震松岩石、破坏孔壁、切断直径1m 以上岩心柱,处理孔内卡、埋钻事故,震松套管柱或炸断套管柱,以及切割混凝土柱等。

主要类型有:径向内圆聚能装药(切割器)、径向外圆聚能装药、径向聚能切割装药、射孔-压裂复合装药、径向聚能复合装药等。

(4)面对称聚能装药

该类型聚能装药主要用于金属的聚能切割方面,如打捞沉船、切割废旧钢铁制品、拆除爆破切割钢梁、深井内切割井管等。

主要类型有:线型切割装药、面对称切割装药和线型弹丸装药等。目前这三种切割装药中以线型聚能切割装药应用最广,也最容易掌握。 3.8.3 聚能效应的基本原理 3.8.3.1 轴对称轴向聚能效应

在普通药柱的一端沿轴向开一个凹槽,该凹槽即为轴对称轴向聚能穴,其原理如图3-25所示。当装药爆炸时产生的柱状爆轰产物到达聚能槽(穴)内两翼面时,爆轰产物将改变原来的运动方向,爆轰波阵面后的爆轰产物表层某一分子m 受两种力作用:第一种力是爆生气体的膨胀力,它垂直于翼面,使分子m 垂直翼面以速度v 运动;第二种力为后面分子的推挤力,它垂至于波阵面,使分子m 以速度μ运动。因此,爆轰产物的表层分子m 运动速度为两个速度的向量和,即:

+=μνV (3-47)

所以,爆炸产物的最大作用方向,即速度V 的方向,它偏

离翼面法线一个很小的角度γ,一般 10~7=γ,由于无数个射流微元按

10~7的角度互相聚合,结果形成射流,如图3-26(d )、(e )所示。这个角γ称为射流聚合角,或称为爆炸能辐射角之半。

射流微元在距凹槽底部一定距离处发生最大聚合点,此点称为聚能射流的焦点。焦点距凹槽底部的距离称为焦距。当障碍物距凹槽底部的距离超过焦距后,由于爆炸产物的侧向飞散,射流的能量密度降低,聚能效应将迅速衰减,甚至消失。因此,在焦点附近聚能效应最显著,破坏力最大。其焦距可按下式计算:

)}cos(/]sin )cos({[sin tan γαγγααβ+++=b R (3-47)

式中,b -聚能槽翼宽;

α-聚能槽顶角之半; β-压跨角。

总之,由于爆炸产物以速度V 在凹槽内的对称方向互相碰撞聚合,爆炸产物流比朝其它方向飞散的爆炸产物具有更高的速度和密度,形成一个具有一定厚度,能量密度极高的能流面。

图3-25 聚能射流原理图

3.8.3.2 轴对称侧向聚能装药

轴对称金属罩聚能穴在炸药爆炸时,爆轰产物在几乎垂直于聚能穴表面的方向飞出并与融化后的聚能罩一起形成穿透力很强的高速金属聚能流。聚能流在交点处获得最小的剖面和最大的能流密度与速度,金属聚能流的能量密度比爆轰波的能量密度高一个数量级。根据这

一原理,可设计侧向聚能竖向切割器,把轴向聚能变为侧向聚能,把聚焦点变为聚焦竖向(或横向)直线,且聚焦直线最好能位于待爆物壁内。

轴对称侧向聚能装药爆炸作用过程的原理如图3-27所示。聚能药包起爆后,爆轰波与金属聚能罩作用,形成两股“刀型”金属射流,金属射流“刃部”速度可达数千米,与介质(炮孔壁)碰撞,在介质内形成一定深度的切割裂缝,爆炸应力波和爆生气体准静态压力进一步扩展聚能切割裂缝。 3.8.3.3轴对称径向聚能装药

根据轴对称金属罩聚能穴的爆炸作用原理,可以设计径向聚能平面切割器,把轴向聚能变为径向聚能,把聚焦点变为聚焦圆环线,且聚焦圆环最好能位于待爆物内壁。 3.8.4.4面对称线型聚能装药

a -引爆前;

b -产生射流;

c -射流切割与动压作用;

d -裂缝扩展与止裂

图3-27 轴对称侧向聚能装药爆炸作用的原理

(a ) (b ) (c ) (d ) (e )

图3-26 聚能装药示意图

a ―起爆前的药柱;

b 、

c 、

d -射流形成过程;

e -射流形成过程放大

1—雷管;2—起爆药柱;3—装药;4—聚能罩;5—崩落圈;6—杵体;

7—聚能射流;8—焦点

是400KV脉冲X光机,从平行和垂直于对称平面两个方向上拍摄得到的线型聚能装药射流照片示意图。

3.8.4影响聚能效应的因素

工程爆破采用聚能装药,主要是利用它的强大聚能射流来破碎和切割岩石、混凝土和金属这样一类的硬材质,或者在其中进行穿凿炮孔。为了提高爆破效果,要求聚能装药应具有足够的聚能效应,而影响聚能效应的因素很多,在制作和使用聚能装药时,必须对这些因素有所了解。

(1)炸药性能:炸药是聚能爆破的能源,因此炸药的性能是影响聚能效应的根本因素。为了提高装药的聚能效应,必需选用爆速较高、猛度较大的炸药。炸药选定后,还应尽量提高装药的密度。

(2)装药尺寸及形状:装药的高度一般取H = h + r (h为药型罩高;r为药柱半径或宽度);其形状一般做成柱形(穿孔、破碎用)或直列形(切割用)。为减少装药量,装药断面两肩通常削去一部分(见图3-30)。

(3)药型罩:

①药型罩材料:从穿透能力角度考虑应选择密度大的材料,如美国在海湾战争和科索沃战争中使用的贫铀弹之所以穿透能力极大(1997年美国部署的B61-11钻地核弹可钻于地下15.24m),就是因为用贫铀(U-238,密度可达18.7g/cm3)合金制成的聚能罩具有高密度、高强度的特点。工程爆破中使用的药型罩可以是金属(生铁、紫铜、钢、铝等),也可以是非金属(玻璃钢、陶瓷等),但其侵彻能力没有金属的大。

图3-30 聚能装药结构示意图h k—炸高; —聚能槽(穴)顶角之半

② 药型罩形状:选取药型罩形状时,应考虑它的聚能效果要好、形状简单和加工方便。根据试验结果来看,药型罩的形状可以是多种多样的:有轴对称型(图3-31a ),如圆锥形、半球形、半椭球形、抛物线形、双曲线形和嗽叭形等;面对称型(楔形罩,图3-31b ),这类罩有直线形和环状线形,前者炸药爆炸时能产生一长条形聚能射流,多用于切割金属板材,后者能产生一圆环形聚能射流,多用于切断金属管材;中心对称型(图3-31c ),这种球形聚能装药,中心有球形空腔和球形罩,球形罩外表敷装炸药,若让它同时起爆,在空腔中心点可获得极大的能量集中。

在爆破工程中,轴对称型聚能罩应用得最为广泛,其次是面对称型聚能罩和中心对称型聚能罩。在轴对称聚能罩中最常用的是锥形罩和喇叭形罩。锥形罩形状简单和加工方便,故在爆破工程中多被采用。

③ 药型罩锥角(α2):工程中用聚能装药来破碎大块时,可选取较大的锥角,常用的锥角为55~60°左右。当采用聚能装药进行穿孔时,可选取较小的锥角。在聚能装药中采用隔板时,锥角宜大些;不用隔板时,锥角宜小些。

④ 药型罩壁厚(δ):通常按下式选取δ=(0.021~0.024)D k (D k 为药型罩底部直径)。对于中小直径的聚能装药,可初步在1~3mm 范围内选择。

⑤ 隔板:隔板是装在药型罩顶部与聚能装药顶面(起爆点)之间的一块惰性材料,一般用木材、厚纸板、塑料等制成。其形状有园锥体、半球形、园柱形或园台形等。隔板直径g D =αK k D (k D 、g D 均取mm ,αK 是与锥角α2有关的系数,当α2= 40°~70°时,αK =0.6~0.66)

。隔板厚度一般取12~20mm 。 ⑥ 炸高k h :一般取k h =(1~3) k D 。

⑦ 侵彻深度估计:在相同装药条件下,可根据已知目标材料(密度0ρ)的侵彻深度0l 估算其它材料(密度ρ)的侵彻深度()100ρρl l =。实践证明,这种估算值较实际值偏小,

只能作为估算之用。

3.8.5 聚能装药金属射流的形成 3.8.5.1 爆轰波对聚能穴的作用 由图3-32可以看出,当传爆药柱起爆后,紧靠传爆管周围的主装药随之起爆。设H 点为起爆中心,起爆将以球面波的形式向四周的炸药发展。在侧向,炸药层很簿,爆轰将迅速结束,唯独沿轴向,爆轰波可以继续传播。因此,爆轰波将以球面波的形式接近药型罩顶部,并一直维持到罩的底部基本上不必

图3-32 装药结构

外壳

导线 炸药

药型罩

(a )轴对称形 (a )面对称形 (a )中心对称形

图3-31 各种形状的药型罩

改变形式。

当球面爆轰波到达罩顶时,由于这部分罩面呈弧形或平面形,故爆轰波向罩面垂直入射,即罩面与波阵面的夹角为θ。当爆轰波继续前进时,则情况不同。罩面与波阵面保持某一角度θ,见图3-32。根据理论与实践结果表明,作用在冲击点的压力与θ有以下的关系: (1)当所采用的药型罩材料为紫铜时:

[]

??

?

??≤≤-?+=≤≤?-=-- 9055 )90(1034.269.0550 )1025.065.1(22θθθθcI m cI m P P P P (3-48) (2)所采用的药型罩材料为铝时,可得:

[]

??

?

??≤≤-?+=≤≤?-=-- 9060 )90(1093.161.0600 )1015.028.1(22θθθθcI m cI m P P P P (3-49) 式中 m P -冲击点的压力;

cI P -波阵面上的压力。

由以上两式可知,当θ角愈小时,作用于冲击点I 的压力愈大。当θ= 0时,对于紫铜

m P = 45MPa =1.65cI P ;对于铝m P = 34.7MPa =1.65cI P 。为了提高金属射流的能量,显然冲

击点的压力愈高愈好。

为了减小波阵面与罩面的夹角,以提高冲击压力,可在传爆管的前端放一块隔板。这种装药结构起爆后,爆轰波形发生显著的变化,夹角可以大大减小。

3.8.5.2 金属射流的形成过程 3.8.5.2.1 圆锥形药型罩

聚能金属射流在轴线方向的形成过程,可以分成两个阶段:第一个阶段是指在压缩金属罩过程中射流的形成。它可分为开始形成、继续形成、合拢形成和形成最大射流四个过程。在这个阶段内,杵体(金属罩形成射流后的剩余部分被挤压成致密的实体叫做杵体)和金属射流成一整体,但运动速度不同。杵体运动比较慢,当采用冲压紫铜圆锥形药型罩,并用高猛性炸药时,其速度为500~1000m /s 。金属射流的速度比较大,有速度梯度,其尾部接近于杵体运动速度,头部速度为5000~6000m /s 。射流速度的小及梯度与金属罩的形状、材质和药包结构等有关。

第二个阶段是压缩金属罩后的一定时间内射流脱离杵体。一般分为分离和断裂两步。在这个阶段的一定时间内,杵体是供给射流形成的物质来源,当杵体停止对射流的供给时,金属射流脱离杵体。这时金属射流发挥的作用最有效。

杵体重量随金属罩材料性质的不同而有所差异。用紫铜时,杵体重量为金属罩重的80% ~ 90%;用中低碳钢或球墨铸铁时,为30% ~ 35%;用玻璃时,为5% ~ 10%。一般说来,药型罩只有20% ~ 30%的质量形成金属流,其余70% ~ 80%都变成杵体。 3.8.5.2.2 半球形金属罩

图3-33 半球形金属罩变化过程

C

半球形金属罩,无论是冲压紫铜还是铸铜金属,射流和杵体形成的机理不同于锥形金属罩。半球形金属罩在爆轰波作用下,在压缩金属罩过程中,金属罩逐渐向外“翻出”,即金属罩内表面变成外表面,而外表面变成内表面。半球形金属罩射流的情况见图3-33。从图中可以看出半球形金属罩在不同时间间隔的变化程度。对于形状E ,半球顶部被压向前去(方);到了形状F ,金属罩内表面已经完全翻出来,成为一个圆顶锥体;在形状G 中,可看到金属罩已经合拢并挤出一股向下运动的射流。金属罩的顶部组成了射流的头部,而边部向后合拢跟随在后面。图中,把金属罩分成许多微元,当一质量的微元到达轴线时,它被分成两部分,一部分质量进入到射流中,而另一部分质量进入杵体。微元中大部分金属都进入到射流中去,所以整个射流将比锥形金属罩的细射流显得粗。整个半球形金属罩相继形成射流,而没有形成粗大的杵体。例如,试验的铸铜半球形金属罩和冲压紫铜半球形金属罩,药包爆炸后,都没有完整粗大的杵体。其中铸铜半球形金属罩,半径为170mm 、壁厚15mm 、罩重24kg ,收集到的杵体仅仅是些碎块,总重1.5kg ,约占罩重的6%;冲压紫铜半球形金属罩,半径90mm ,壁厚l0mm ,罩重3.7kg ,收集到的杵体也是些碎块和一圆环圈(半球底部金属),总重0.95kg ,占罩重约24%。

半球形金属罩形成的射流虽然比锥形的射流粗,但是射流速度不如锥形的速度大。锥形罩形成的射流是连续的,尾随整个射流的后面是杵体。而半球形金属罩的每一微元一部分形成射流,另一部分形成杵体,而杵体又在另一微元形成射流之前被加速,这样射流与杵体是 交错的,射流是不连续的。所以半球形不如圆锥形金属罩好。

3.8.6 聚能装药基本参数

聚能装药中聚能流的运动速度比炸药的爆轰速度高得多,当气体压力高于2.6×109GPa 时,平均速度可达10000m /s 左右,能量密度可达3×106kg.cm /cm 2。

一般来说,聚能穴的形状对聚能流速度影响较小。根据试验,药形罩以喇叭形聚能效应最佳,锥形次之,而半球形居后。

如前所述,聚能爆破的作用效果主要取决于聚能流的形成和能量。而能量大小又取决于炸药性质、聚能穴的几何尺寸和药型罩的材料性质等。

因此,当炸药性质一定,则聚能穴的几何尺寸又是决定的因素。目前以锥形聚能罩为原理的聚能装药为最多。因此,以圆锥形聚能装药的几何形状为例(图3-34),推导出聚能装药的结构参数见表3-5。

图3-34 圆锥形聚能装药的合理几何形状

表3-5 聚能装药的基本结构参数

3.8.7 聚能装药在工程爆破中的应用

众所周知,聚能装药在军事上有着众多的用途,在工程爆破亦可采用。下面介绍几种工程爆破中的用途。

3.8.7.1 快速切割金属构件

金属板材、管材和其它坚硬材料均可采用聚能装药来进行爆破切割。由于切割一般都是要求沿着一个面切割出一条窄缝来,因此,多采用平面对称型药形罩。切割金属板材时多采用平面对称长条线形药型罩;切割金属管材时则采用平面对称圆环线形药型罩。根据施工工艺不同,圆环形聚能装药又分为内圆环和外圆环。内圆环用于内切,即将环形聚能装药嵌装在管内的切割处;外圆环用于外切,即将环形聚能装药套装在金属管外圆周的切割处。

打捞沉船,用长条线形聚能装药来切割船体的钢板,是一种很有发展前途的施工工艺。爆破切割法与机械切割和火焰切割法相比较,它具有施工速度快、工效高和成本低的特点。如用直线型聚能装药切割厚50mm、宽100mm的钢板,需要药量不到4kg,而用普通装药则需要25kg(200gTNT药块125块,排12列),药量相差5倍多。其次直线型聚能装药易于设置,作业比较简单,可缩短作业时间。

图3-35是一种典型的切割较厚钢板的聚能药包,表3-6列有切割各种厚度的聚能药包参数。

1—药型罩;2—炸药;3—导爆索;4—外壳

图3-35 切割钢板的聚能装药

表3-6 切割钢板的聚能装药参数

辽宁工程技术大学爆破技术开发公司(阜新工大爆破工程有限责任公司)曾于2002年4月在国内首次利用线性聚能切割装药成功地拆除了中承式变截面悬链线箱型薄壁无绞拱钢结构阜新清河门大桥。该桥分为三孔,中孔较大,两侧小拱互为对称,全桥长为234.4m,桥面净宽9+2×1.5=12m,设计载荷为汽—20、挂—100。上部结构为中承或变截面悬链线箱型薄壁无绞拱,下部为埋置重力式钢筋混凝土墩台,中孔净跨度为120m,矢拱比为1:5,矢高24m,拱轴系数m =1.347,变厚系数n = 0.8,主拱宽1.3 m,拱顶肋高为2.4 m、拱脚肋高为2.823m。边孔净跨50m,矢拱比为1:6,矢高8.333m,拱轴系数m =1.756,变厚系数n = 0.8,主拱宽1.3 m,拱顶肋高1.2m,拱脚肋高为1.388m。吊索为φ5高强钢丝,钢骨架为A3普通角钢。爆破效果见图3-36。2003年1月对绥佳(绥汾河—佳木斯)线372K处建于1939年的全长1200余米松花江铁路单轨旧桥也进行了钢结构聚能切割爆破拆除,大桥钢桁架结构主体结构为100×100mm的A3普通角钢和300×300mm的工字钢,钢板厚度为10mm~25mm。

图3-36 大桥切割爆破照片

目前,国内生产的一种橡皮炸药因具有较大的可塑性,可以弯曲成任意形状,在现场可以根据爆破目标的实际情况快速制成需要的聚能装药,使用方便。

3.8.7.2在硬土或冻土中快速穿孔、破岩

穿孔的目的,主要用于装填炸药进行快速爆破、埋设桩(杆)、破碎岩石和排除未爆炸弹等。

(1)在硬土中穿孔

采用聚能装药在地表穿孔,可以获得令人满意的效果。原铁道工程兵科研所用聚能装药在砂粘土中进行了大量穿孔试验,现将试验的部分结果作一介绍:试验用的起爆装置由压制的特屈儿药柱和8#雷管组成;隔板采用表面涂虫胶漆的红木松;药型罩采用等壁厚的半球形和圆锥形的铸铁、铸铜和铸铝的金属罩;支架由3根铁管组成;炸药用20%TNT熔化后加入80%黑索金混合塑装而成;外壳为厚1.5mm铝皮焊接而成。其穿孔效果见表3-7。

用较大直径的圆锥形(或半圆形)聚能装药可用来形成土洞,例如:内装22kgT/Г60/40混合炸药的聚能装药在龟裂的稻田地静止穿孔,爆炸后可形成深达5m,上口直径1.2~1.4m,底部直径1.0~1.2m的土洞;也可用来引爆入土较深的定时炸弹或未爆炸弹(如用100kg炸药制成的聚能装药,可引爆地下6~7m深土中的炸弹);同样,亦可直接用于破碎岩石,用圆锥形聚能装药破碎高强度岩石,深度可达4.5m左右。

表3-7 装药参数和穿孔深度

(2)在冻土层中穿孔

在高原冻土层地带修筑铁路和公路采用爆破法开挖路堑和桥梁基坑时,由于采用机械钻孔占用人员多、费用高,而且在高原缺氧条件下消耗体力大,往往影响施工进度。为了加快施工速度,1975年在修建青藏铁路时,原铁道工程兵在西大滩和风火山等处的冻土地带,用聚能装药代替地质钻在冻土中穿孔,取得了良好效果。使用装药量26.9kg 的聚能装药,在冻土层中穿孔深度3.8m ,孔底呈药壶形。在药壶中装药,由多个药壶爆破后形成一条沟槽,再用推土机将碎土推到设计路堑断面以外。 这种施工方法的特点是:

① 用聚能装药在冻土层中穿孔,穿孔的直径、垂直度和孔壁的平整度能满足施工要求,孔底形成的壶形,有利于采用集中装药,对冻土层松动爆破十分有利;

② 在冻土层中用聚能装药穿孔,可按照设计的孔距和排距,同时在几十个炮点上装药放炮。大大加快了施工进度,在高原缺氧的冻土层中施工,具有非常重要的作用;

③ 在高原缺氧的冻土层中用聚能装药穿孔,可大大减轻体力劳动。

3.8.7.3 破碎孤石(悬石和危石)

聚能装药破碎法的特点是:勿须打孔,因而不需要穿孔设备;施工简单,施工进度比浅孔爆破法快;安全性比普通浅孔爆破法和裸露装药爆破法好;劳动强度比浅孔爆破法小。

制造聚能装药所采用的炸药有:黑索金和TNT 混合熔铸型;乳化炸药和黑索金混装型和二号岩石硝铵炸药压制型。根据使用的结果证明,选用密度较大和爆速较高的炸药制造聚能装药能获得较好的破碎效果。

聚能穴的形状多采用半球形(图3-37),这主要是由于半球形加工简单和破碎能力较大。时间急迫时,可以不采用药型罩。

目前,国内生产了一种专门用于破碎大块的聚能装药(PS -1~PS -5型),采用黑梯熔铸型炸药,装药重500g~2000g 不等,适于坚固系数f = 8~20、大块体积V = 1~6m 3的岩石。

设置聚能装药时,要将装药垂直于大块的顶面上,聚能穴朝下。装药位置应选在顶面的几何中心或附近较平整的地点。然后在上面覆盖泥沙或进行水封。

1-雷管;2-装璜纸;3-外壳;

4-药柱;5-聚能穴 图3-37 药柱结构图

3.8.7.3 快速清除障碍物

对于陆上或水中障碍物,如楼房、桥梁、树木等,无论是钢筋混凝土材料,还是钢构件、木材,均可采用聚能装药爆破,其作业速度远比常规方法快,且爆破效果有保证,因此,它更适合于抢险工作。在实际运用中,其聚能装药可以是自制的应用器材,也可采用已有的制式器材。

采用聚能装药砍伐树木,其效果亦优于普通装药。若一时无聚能装药,可临时采用易拉罐等简易器材制作聚能装药切割器,试验得知,内装4.5kg的C4炸药,可以炸断直径为86cm 的大树。

3.8.7.4 轴对称侧向聚能装药开采饰面石材

我国是开采利用大理石和花岗石最早的国家,但在开采方法上却很落后,长期沿用手工法开采,生产效率和成荒率都很低,经济效益不高,在一定程度上破坏了矿山资源。

国外在饰面石材开采方面较为先进。例如;钢丝绳锯石机切割法;火焰切割机切割法;液压劈裂机切割法;燃烧剂切割爆破法;静态破碎剂切割法;凿岩爆破切割法;高压水枪切割大理石技术等。美国曾用带钢丝网的高压橡胶气袋法开采大理石,西欧国家还曾研制出用高能激光束切割大理石的样机,我国还研究了应力集中爆破劈裂技术。

20世纪70年代,随着大理石出口和国内市场需求量的迅速增长,我国在开采和板材加工的机械化水平等方面都有了显著提高。较大型的石材矿山普遍采用了凿岩机打眼,并采用静态膨胀、燃烧剂和低猛度爆破器材进行切割爆破法开采,生产效率和成荒率均有明显提高,取得了一定的经济效益。但在总的方面而言,我国的石材开采和板材加工技术水平仍较落后。

图3-38 爆破切割炮孔布置

(1)饰面石材聚能装药爆破切割的炮孔布置(见图3-38)。该布置取切割宽度为抵抗线。首先具有一个预裂面(或利用已有天然面),然后一次起爆垂直孔和水平孔内的聚能切割装药。垂直孔与水平孔起爆间隔时间不能大于20ms。爆后,将块段ABCDEFGH从岩体中分离出来,并在残余气体作用下将它向外推出一段距离得到比较规整的荒料。

(2)无罩聚能装药开采大理石

①爆破参数:垂直炮孔,孔距a = 0.35~0.4m、孔深L= 0.95H、a≤W/2、单孔装药量Q = 80~100g左右、单位面积切割药量Q s = 250g/m2左右。

水平炮孔,孔距a1 = 0.30~0.35m、孔深L1=(1.03~1.05)H、单孔装药量Q1=l00~120g、单位面积切割药量Q s=250~270g/m2。

②装药结构:根据孔深和药量,进行分段装药,药包间距—般取0.2~0.3m,堵塞长度一般不小于0.2m。

TNT药柱在现场加温熔化浇铸脱模而成。药柱直径 =18mm,炮孔直径一般为

38~40mm ,故装药不偶合系数K =D /φ=2.1~2.2。

(3)铜质锥形聚能罩装药开采大理石。试验区内大理石的抗压强度、抗拉强度和泊松比分别为100~125MPa 、7.5~11MPa 、0.25~0.3,岩体表现出明显的脆性,裂隙和层理较发育。试验用2#岩石硝铵炸药为主爆药,8#雷管起爆,以箔铜片为聚能材料。

爆破后,各装药孔之间形成了完整光滑的断面,并留下半壁孔痕和清晰可见的铜质射流痕迹,在炮孔的其它方向没有产生可见裂纹,留下的炮孔壁面未受到任何损伤。铜质射流痕迹沿炮孔轴线高为100~120mm ,楔入裂缝深度为120~140mm 。

从试验不难看出,无罩双侧聚能爆破切

割大理石的三项主要技术经济指标均优于非聚能爆破切割。其根本原因在于双侧聚能

爆破时,爆破能量具有定向作用,主要用于

形成切割面。其它方向的能量受到抑制而减弱,除了能降低不平整度和提高成材率之

外,还有减少爆破振动和飞石的优点。 瑞典爆破基金会曾用压有v 形槽的药柱

(Linear shaped charges ,简称为“LSC ”药柱)进行周边爆破和石材切割的研究,其技术参数为:药柱直径11~17mm ,线装药密度90g/m ,孔径45mm 。

制作的药柱外形如图3-39所示。用瑞典防护研究所的特殊设备将可挤压的PETN 炸药压人塑料管中,清洗塑料管表面后再粘上铝片。

药柱曾采用M46(旧PETN)和NSPN(新PETN)两类炸药,其技术参数为:爆速7600~7700m/s ;爆热5.024MJ /kg ;1.5±0.05kg /cm 3;不溶于水。装药时药柱连接方法见图3-40。 切割花岗岩选用的爆破参数为:最小抵抗线0.9m ,孔距0.5~0.6m ,在周边爆破中a /W>l 。孔深为0.5~2.0m 。采用以上参数,在采石场,用 φ=17mm 的药柱进行了切割光面的对比试验。在均质岩石中进行了切割大块试验。通过试验得到

以下结论: ① “LSC ”药柱可在孔壁开出两个相对较宽和较深的槽,在爆轰压力的继续作用下,槽向前延伸发展为所

预期的径向裂纹。

② 爆后的裂纹面总是被炸药熏

黑,这说明该裂纹在岩石破碎的早期阶段便已产生。

③ 尽管节理靠近炮孔,但爆轰气体并不进入节理而进入爆轰波预制的裂纹,故可减少对保留岩体的破坏。

④在节理稀疏带中,爆炸产生的裂纹可越过与其垂直的节理向前扩展,对节理发育带,经爆破后岩石并不平整,松动的大块岩石掉下。

⑤ 在均质岩石中,爆破后岩面非常平整,其不平度仅在l0mm 左右,药柱的最大孔距

1-翼状套管;2-橡胶管;3-稳定剖;4-药柱 图3-40 药柱连接方法

1-

图3-39 “LSC”药柱截面图

为1.8m,比原有参数提高3.5倍。

⑥使用该药柱不利的方面:主要是向炮孔中安放药柱时对精确度要求较高,V形槽所对的方向必须准确,当炮孔壁不太平整时尤其要小心,药柱连接间隙不得超过1~2mm。

此外,聚能装药在石油工业穿孔、水利部门破冰等方面也有大量的应用。

流体力学的应用

重庆理工大学 关于流体力学应用的论文 重庆理工大学 2012年03月01日

流体力学的应用 【摘要】 流体力学是在人类同自然界作斗争和在生产实践中逐步发展起来的。古时中国有大禹治水疏通江河的传说;秦朝李冰父子带领劳动人民修建的都江堰,至今还在发挥着作用;大约与此同时,古罗马人建成了大规模的供水管道系统等等。对流体力学学科的形成作出第一个贡献的是古希腊的阿基米德,他建立了包括物理浮力定律和浮体稳定性在内的液体平衡理论,奠定了流体静力学的基础。 流体力学是力学的一个重要分支,它主要研究流体本身的静止状态和运动状态,以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动的规律。在生活、环保、科学技术及工程中具有重要的应用价值。 【关键词】流体力学流体阻力牛顿流体涡流 【正文】 流体是气体和液体的总称。在人们的生活和生产活动中随时随地都可遇到流体,所以流体力学是与人类日常生活和生产事业密切相关的。大气和水是最常见的两种流体,大气包围着整个地球,地球表面的70%是水面。大气运动、海水运动(包括波浪、潮汐、中尺度涡旋、环流等)乃至地球深处熔浆的流动都是流体力学的研究内容。 流体力学在生产生活中的应用很广泛,例如航空航天航海技术、

水利工程、环境保护以及生活中很多不起眼的小物件也利用了流体力学的基础知识。 例如生活中常见的高尔夫球,高尔夫球运动起源于15世纪的苏格兰,不知道大家有没有发现,高尔夫球的表面做成有凹点的粗糙表面,而不是平滑光趟的表面,就是利用粗糙度使层流转变为紊流的临界雷诺数减小,使流动变为紊流,以减小阻力的实际应用例子。最初,高尔夫球表面是做成光滑的,后来发现表面破损的旧球反而打的更远。原来是临界Re数不同的结果。高尔夫球的直径为41.1毫米,光滑球的临界RE数为3.85×E5,相当的自由来流空气的临界速度为135米/秒,实际上由于制造得不可能十分完善,速度要稍微低一些。 一般高尔夫球的速度达不到这么大,因此,空气绕流球的情况属于小于临界Re数的情况,阻力系数Cd较大。将球的表面做成粗糙面,促使流动提早转变为紊流,临界RE数降低到E5,相当的临界速度为35米/秒,一般高尔夫球的速度要大于这个速度。因此,流动属于大于临界Re数的情况,阻力系数Cd较小,球打得更远。 同样在游泳的时候,也受到流体的作用。游泳是在水中进行的周期性运动。人在水中的漂浮能力与身体所持姿势直接相关。身体保持

流体力学知识点大全-吐血整理讲解学习

流体力学知识点大全- 吐血整理

1. 从力学角度看,流体区别于固体的特点是:易变形性,可压缩性,粘滞性和表面张 力。 2. 牛顿流体: 在受力后极易变形,且切应力与变形速率成正比的流体。即τ=μ*du/dy 。 当n<1时,属假塑性体。当n=1时,流动属于牛顿型。当n>1时,属胀塑性体。 3. 流场: 流体运动所占据的空间。 流动分类 时间变化特性: 稳态与非稳态 空间变化特性: 一维,二维和三维 流体内部流动结构: 层流和湍流 流体的性质: 黏性流体流动和理想流体流动;可压缩和不可压缩 流体运动特征: 有旋和无旋; 引发流动的力学因素: 压差流动,重力流动,剪切流动 4. 描述流动的两种方法:拉格朗日法和欧拉法 拉格朗日法着眼追踪流体质点的流动,欧拉法着眼在确定的空间点上考察流体的流动 5. 迹线:流体质点的运动轨迹曲线 流线:任意时刻流场中存在的一条曲线,该曲线上各流体质点的速度方向与 该曲线的速度方向一致 性质 a.除速度为零或无穷大的点以外,经过空间一点只有一条流线 b.流场中每一点都有流线通过,所有流线形成流线谱 c .流线的形状和位置随时间而变化,稳态流动时不变 迹线和流线的区别:流线是同一时刻不同质点构成的一条流体线; 迹线是同一质点在不同时刻经过的空间点构成的轨迹 线。 稳态流动下,流线与迹线是重合的。 6. 流管:流场中作一条不与流线重合的任意封闭曲线,通过此曲线的所有流线 构成的管状曲面。 性质:①流管表面流体不能穿过。②流管形状和位 置是否变化与流动状态有关。 7.涡量是一个描写旋涡运动常用的物理量。流体速度的旋度▽xV 为流场的涡 量。 有旋流动:流体微团与固定于其上的坐标系有相对旋转运动。无旋运动:流 场中速度旋度或涡量处处为零。 涡线是这样一条曲线,曲线上任意一点的切线方向与在该点的流体的涡量方 向一致。 8. 静止流体:对选定的坐标系无相对运动的流体。 不可压缩静止流体质量力满足 ▽x f=0 9. 匀速旋转容器中的压强分布p=ρ(gz -22r2 ω)+c 10. 系统:就是确定不变的物质集合。特点 质量不变而边界形状不断变化 控制体:是根据需要所选择的具有确定位置和体积形状的流场空间。其表 面称为控制面。特点 边界形状不变而内部质量可变 运输公式:系统的物理量随时间的变化率转换成与控制体相关的表达式。

《流体力学》复习参考答案(年整理)

流体力学 习题解答

选择题: 1、恒定流是: (a) 流动随时间按一定规律变化;(b)流场中任意空间点上的运动要素不随时间变化;(c) 各过流断面的速度分布相同。(b) 2、粘性流体总水头线沿程的变化是:(a) 沿程下降 (a) 沿程下降;(b) 沿程上升;(c) 保持水平;(d) 前三种情况都可能; 3、均匀流是:(b)迁移加速度(位变)为零; (a) 当地加速度(时变)为零;(b)迁移加速度(位变)为零; (c)向心加速度为零;(d)合速度为零处; 4、一元流动是:(c) 运动参数是一个空间坐标和时间变量的函数; (a) 均匀流;(b) 速度分布按直线变化;(c) 运动参数是一个空间坐标和时间变量的函数; 5、伯努利方程中各项水头表示:(a) 单位重量液体具有的机械能; (a) 单位重量液体具有的机械能;(b)单位质量液体具有的机械能; (c)单位体积液体具有的机械;(d)通过过流断面流体的总机械能。 6、圆管层流,实测管轴线上流速为4m/s,则断面平均流速为::(c)2m;(a) 4m;(b)3.2m;(c)2m; 7、半圆形明渠,半径r=4m,其水力半径为:(a) 4m;(b)3m;(c) 2m;(d) 1m。 8、静止液体中存在:(a) 压应力;(b)压应力和拉应力;(c) 压应力和剪应力;(d) 压应力、拉应力和剪应力。 (1)在水力学中,单位质量力是指(c、) a、单位面积液体受到的质量力; b、单位体积液体受到的质量力; c、单位质量液体受到的质量力; d、单位重量液体受到的质量力。 答案:c (2)在平衡液体中,质量力与等压面() a、重合; b、平行 c、斜交; d、正交。

工程流体力学复习知识总结

一、 二、 三、是非题。 1.流体静止或相对静止状态的等压面一定是水平面。(错误) 2.平面无旋流动既存在流函数又存在势函数。(正 确) 3.附面层分离只能发生在增压减速区。 (正确) 4.等温管流摩阻随管长增加而增加,速度和压力都减少。(错误) 5.相对静止状态的等压面一定也是水平面。(错 误) 6.平面流只存在流函数,无旋流动存在势函数。(正 确) 7.流体的静压是指流体的点静压。 (正确) 8.流线和等势线一定正交。 (正确) 9.附面层内的流体流动是粘性有旋流动。(正 确) 10.亚音速绝热管流摩阻随管长增加而增加,速度增加,压力减小。(正确) 11.相对静止状态的等压面可以是斜面或曲面。(正 确) 12.超音速绝热管流摩阻随管长增加而增加,速度减小,压力增加。(正确) 13.壁面静压力的压力中心总是低于受压壁面的形心。(正确) 14.相邻两流线的函数值之差,是此两流线间的单宽流量。(正确) 15.附面层外的流体流动时理想无旋流动。(正 确) 16.处于静止或相对平衡液体的水平面是等压面。(错 误) 17.流体的粘滞性随温度变化而变化,温度升高粘滞性减少;温度降低粘滞性增大。(错误 ) 18流体流动时切应力与流体的粘性有关,与其他无关。(错误) 四、填空题。 1、1mmH2O= 9.807 Pa 2、描述流体运动的方法有欧拉法和拉格朗日法。 3、流体的主要力学模型是指连续介质、无粘性和不可压缩性。 4、雷诺数是反映流体流动状态的准数,它反映了流体流动时惯性力 与粘性力的对比关系。 5、流量Q1和Q2,阻抗为S1和S2的两管路并联,则并联后总管路的流量 Q为,总阻抗S为。串联后总管路的流量Q 为,总阻抗S为。

流体力学在土木工程中的应用

流体力学在土木工程中的应用 摘要:流体力学作为土木工程的重要学科,对于土木工程中的一些建筑物的工程设计,施工与维护有着重要作用,不仅是在工程时间上降低了成本,还在材料等物质方面降低了成本。对于实现科学,合理施工有这很高的地位。 关键词:高层渗流地基稳定风荷载给排水路桥高铁风炮隧道 流体力学是力学的一个分支,是研究以水为主体的流体的平衡和运动规律及其工程应用的一门学科, 土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称。它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养维修等技术活动;也指工程建设的对象,即建造在地上或地下、陆上或水中,直接或间接为人类生活、生产、军事、科研服务的各种工程设施,例如房屋、道路、铁路、运输管道、隧道、桥梁、运河、堤坝、港口、电站、飞机场、海洋平台、给水和排水以及防护工程等。 土木建构物的建筑环境不可避免会有地下及地表流水的影响,对于高层,或者高出建筑物,风对建筑物的影响也是不可小觑的。在建

筑物设计之初不但要考虑这些流体对施工的影响,在建成后,也得防范流体的长期作用对建构物的负面影响。怎么认识这些影响正如兵家所言,知己知彼,百战不殆,流体力学作为土木工程一门重要学科,通过对流体力学的学习,会使我们对流体形成一种客观正确的认识。 流体力学在工业民用建筑中的应用: 工业民用建筑是常见建筑,对于低层建筑,地下水是最普遍的结构影响源,集中表现为对地基基础的影响。 如果设计时对建筑地点的地下基地上水文情况了解不到位,地下水一旦渗流会对建筑物周围土体稳定性造成不可挽救的破坏,进而严重影响地基稳定,地基的的破坏对整个建筑主体来说是寿命倒计时的开始。一些人为的加固可能及耗材费力,又收效甚微。地下水的浮力对结构设计和施工有不容忽视的影响,结构抗浮验算与地下水的性状、水压力和浮力、地下水位变化的影响因素及意外补水有关。对于这些严重影响建筑物寿命和甚至波及人生安全的有水的流动性造成问题可以通过水力学知识在建筑物的实际和施工之前给以正确的设计与施工指导。避免施工时出现基坑坍塌等重大问题,也能避免施工结束后基地抵抗地下水渗流能力差的问题。 现在建筑越来越趋向于高层,高层节约了土地成本,提供了更多的使用空间,但也增加了设计施工问题。因为随着高度的增加,由于

流体力学学习心得

竭诚为您提供优质文档/双击可除 流体力学学习心得 篇一:我对流体力学的认识 我对流体力学的认识 摘要:通过对流体力学这门课程的学习,我了解了流体力学的相关知识,包括:概念,基本假设,研究方法,未来展望等。 关键字:流体力学概述基本假设研究方法 流体力学概述 流体力学是研究流体的平衡和流体的机械运动规律及 其在工程实际中应用的一门学科。是力学的一个重要分支,它主要研究流体本身的静止状态和运动状态,以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动的规律。在生活、环保、科学技术及工程中具有重要的应用价值。 流体力学中研究得最多的流体是水和空气。它的主要基础是牛顿运动定律和质量守恒定律,常常还要用到热力学知识,有时还用到宏观电动力学的基本定律、本构方程和物理学、化学的基础知识。1738年伯努利出版他的专著时,首先

采用了水动力学这个名词并作为书名;1880年前后出现了空气动力学这个名词;1935年以后,人们概括了这两方面的知识,建立了统一的体系,统称为流体力学。除水和空气以外,流体还指作为汽轮机工作介质的水蒸气、润滑油、地下石油、含泥沙的江水、血液、超高压作用下的金属和燃烧后产生成分复杂的气体、高温条件下的等离子体等等。 气象、水利的研究,船舶、飞行器、叶轮机械和核电站的设计及其运行,可燃气体或炸药的爆炸,以及天体物理的若干问题等等,都广泛地用到流体力学知识。许多现代科学技术所关心的问题既受流体 力学的指导,同时也促进了它不断地发展。1950年后,电子计算机的发展又给予流体力学以极大的推动。 流体力学的基本假设 流体力学有一些基本假设,基本假设以方程的形式表示。流体力学假设所有流体满足以下的假设: (1)质量守恒 (2)动量守恒 (3)连续体假设 在流体力学中常会假设流体是不可压缩流体,也就是流体的密度为一定值。液体可以算是不可压缩流体,气体则不是。有时也会假设流体的黏度为零,此时流体即为非粘性流体。气体常常可视为非粘性流体。若流体黏度不为零,而且

流体力学-总结+复习 4-5章

A16轮机3,流体力学复习资料,4&5章 第四章相似原理和量纲分析 1. 流动的力学相似 1)几何相似:两流场中对应长度成同一比例。 2)运动相似:两流场中对应点上速度成同一比例,方向相同。 3)动力相似:两流场中对应点上各同名力同一比例,方向相同。 4)上述三种相似之间的关系。 基本概念(量纲、基本量纲、导出量纲) 量纲:物理参数度量单位的类别称为量纲或因次。 基本量纲:基本单位的量纲称为基本量纲,基本量纲是彼此独立的,例如用,LMT来表示长度,质量和时间等,基本量纲的个数与流动问题中所包含的物理参数有关,对于不可压缩流体流动一般只需三个即,LMT(长度,质量和时间),其余物理量均可由基本量纲导出。 导出量纲:导出单位的量纲称为导出量纲。 一些常用物理量的导出量纲。 2. 动力相似准则 牛顿数?表达式? 弗劳德数?表达式,意义? 雷诺数?表达式,意义? 欧拉数?柯西数?韦伯数?斯特劳哈尔数? 判断基本模型实验通常要满足的相似准则数。 掌握量纲分析法(瑞利法和π定理)。

第五章黏性流体的一维流动 1. 黏性总流的伯努利方程 应用:黏性不可压缩的重力流体定常流动总流的两个缓变流截面。 该方程的具体形式?几何意义? 2. 黏性流体管内流动的两种损失 沿程损失:产生的原因?影响该损失的因素? 沿程损失的计算公式?达西公式? 局部损失:产生原因? 局部损失计算公式? 3. 黏性流体的两种流动状态 层流和紊流 上临界速度,上临界雷诺数? 下临界速度,下临界雷诺数? 工程实际中,圆管中流动状态判别的雷诺数?2000 4. 管口进口段中黏性流体的流动 边界层的概念? 紊流边界层 层流边界层 层流进口段长度计算经验公式 5. 圆管中的层流流动 速度分布? 切应力分布?

(完整版)流体力学知识点总结汇总

流体力学知识点总结 第一章 绪论 1 液体和气体统称为流体,流体的基本特性是具有流动性,只要剪应力存在流动就持续进行,流体在静止时不能承受剪应力。 2 流体连续介质假设:把流体当做是由密集质点构成的,内部无空隙的连续体来研究。 3 流体力学的研究方法:理论、数值、实验。 4 作用于流体上面的力 (1)表面力:通过直接接触,作用于所取流体表面的力。 作用于A 上的平均压应力 作用于A 上的平均剪应力 应力 法向应力 切向应力 (2)质量力:作用在所取流体体积内每个质点上的力,力的大小与流体的质量成比例。(常见的质量力: 重力、惯性力、非惯性力、离心力) 单位为 5 流体的主要物理性质 (1) 惯性:物体保持原有运动状态的性质。质量越大,惯性越大,运动状态越难改变。 常见的密度(在一个标准大气压下): 4℃时的水 20℃时的空气 (2) 粘性 ΔF ΔP ΔT A ΔA V τ 法向应力周围流体作用 的表面力 切向应力 A P p ??=A T ??=τA F A ??=→?lim 0δA P p A A ??=→?lim 0为A 点压应力,即A 点的压强 A T A ??=→?lim 0τ 为A 点的剪应力 应力的单位是帕斯卡(pa ) ,1pa=1N/㎡,表面力具有传递性。 B F f m =u u v v 2m s 3 /1000m kg =ρ3 /2.1m kg =ρ

牛顿内摩擦定律: 流体运动时,相邻流层间所产生的切应力与剪切变形的速率成正比。即 以应力表示 τ—粘性切应力,是单位面积上的内摩擦力。由图可知 —— 速度梯度,剪切应变率(剪切变形速度) 粘度 μ是比例系数,称为动力黏度,单位“pa ·s ”。动力黏度是流体黏性大小的度量,μ值越大,流体越粘,流动性越差。 运动粘度 单位:m2/s 同加速度的单位 说明: 1)气体的粘度不受压强影响,液体的粘度受压强影响也很小。 2)液体 T ↑ μ↓ 气体 T ↑ μ↑ 无黏性流体 无粘性流体,是指无粘性即μ=0的液体。无粘性液体实际上是不存在的,它只是一种对物性简化的力学模型。 (3) 压缩性和膨胀性 压缩性:流体受压,体积缩小,密度增大,除去外力后能恢复原状的性质。 T 一定,dp 增大,dv 减小 膨胀性:流体受热,体积膨胀,密度减小,温度下降后能恢复原状的性质。 P 一定,dT 增大,dV 增大 A 液体的压缩性和膨胀性 液体的压缩性用压缩系数表示 压缩系数:在一定的温度下,压强增加单位P ,液体体积的相对减小值。 由于液体受压体积减小,dP 与dV 异号,加负号,以使к为正值;其值愈大,愈容易压缩。к的单位是“1/Pa ”。(平方米每牛) 体积弹性模量K 是压缩系数的倒数,用K 表示,单位是“Pa ” 液体的热膨胀系数:它表示在一定的压强下,温度增加1度,体积的相对增加率。 du T A dy μ =? dt dr dy du ? =?=μ μτdu u dy h =ρ μν= dP dV V dP V dV ? -=-=1/κρ ρ κ d dP dV dP V K =-==1

《流体力学考》考点重点知识归纳(最全)

《流体力学考》考点重点知识归纳 1.流体元:就有线尺度的流体单元,称为流体“质元”,简称流体元。流体元可看做大量流体质点构成的微小单元。 2.流体质点:(流体力学研究流体在外力作用下的宏观运动规律) (1)流体质点无线尺度,只做平移运动 (2)流体质点不做随即热运动,只有在外力的作用下作宏观运动; (3)将以流体质点为中心的周围临街体积的范围内的流体相关特性统计的平均值作为流体质点的物理属性; 3.连续性介质模型的内容:根据流体指点概念和连续介质模型,每个流体质点具有确定的宏观物理量,当流体质点位于某空间点时,若将流体质点的物理量,可以建立物理的空间连续分布函数,根据物理学基本定律,可以建立物理量满足的微分方程,用数学连续函数理论求解这些方程,可获得该物理量随空间位置和时间的连续变化规律。 4.连续介质假设:假设流体是有连续分布的流体质点组成的介质。 5.牛顿的粘性定律表明:牛顿流体的粘性切应力与流体的切变率成正比,还表明对一定的流体,作用于流体上的粘性切应力由相邻两层流体之间的速度梯度决定的,而不是由速度决定的: 6.牛顿流体:动力粘度为常数的流体称为牛顿流体。 7.分子的内聚力:当两层液体做相对运动时,两层液体的分子的平均距离加大,分子间的作用力变现为吸引力,这就是分子的内聚力。 液体快速流层通过分子内聚力带动慢流层,漫流层通过分子的内聚力阻滞快流层的运动,表现为内摩擦力。、 流体在固体表面的不滑移条件:分子之间的内聚力将流体粘附在固体表面,随固体一起运动或静止。 8.温度对粘度的影响:温度对流体的粘度影响很大。液体的粘度随温度升高而减小,气体的粘度则相反,随温度的升高而增大。 压强对粘性的影响:压强的变化对粘度几乎没有什么影响,只有发生几百个大气压的变化时,粘度才有明显改变,高压时气体和液体的粘度增大。 9.描述流体运动的两种方法 拉格朗日法:拉格朗日法又称为随体法。它着眼于流体质点,跟随流体质点一起运动,记录流体质点在运动过程中会各种物理量随所到位置和时间的变化规律,跟中所有质点便可了解整个流体运动的全貌。 欧拉法:欧拉法又称当地法。它着眼于空间点,把流体的物理量表示为空间位置和时间的函数。空间点的物理量是指,某个时刻占据空间点的。 流体质点的物理量,不同时刻占据该空间点的流体质点不同。 10.速度场:速度场是由流体空间各个坐标点的速度矢量构成的场。速度场不仅描述速度矢量的空间分布,还可描述这种分布随时间的变化。 11.毛细现象:玻璃管内的液体在表面张力的作用下液面升高或降低的现象称为毛细现象; 12.迹线:流体质点运动的轨迹。在流场中对某一质点作标记,将其在不同时刻的所在位置点连成线就是该流体质点的迹线。 13.定常流动:流动参数不随时间变化的流动。反之,流体参数随时间变化的流动称为不定长流动。 14.流线:流线是指示某一时刻流场中各点速度矢量方向的假象曲线。

流体力学的应用

流体力学在航空航天工程中的应用 (洪渊,西安科技大学,能源学院采矿工程卓越1301班,1303110113) 摘要:航天航空工程综合了最新最高的现代科学与技术,是一个国家科技实力和国防现代化的重要标志之一,更是目前世界各国之间争相研究发展的顶尖科技产业,它直接关系到国家的安全和经济的发展。随着科学技术的进步和航天器的发展,遥远而深邃的宇宙已不再可望而不可及,飞天早已不再是无稽之谈。在20世纪对人类影响最大的20项技术中就包括航空航天技术,流体力学的发展对航空航天科技的发展起到了关键性的作用,而这些看似离我们非常遥远的高薪技术其实其基本原理无时无刻不伴随我们。因为我们身边有各种流体的存在。 关键词:航空航天技术、流体、流体力学 Application of fluid mechanics in Aerospace Engineering (Hong Yuan, Xi'an University of Science And Technology, the Institute of mining engineering excellence 1301, 1303110113) Aerospace Engineering integrated the latest modern science and technology, is a national science and technology strength and the important symbol of the modernization of national defense, but also the world's top scientific and technological industry, which is directly related to the national security and economic development. With the development of science and technology and the progress of the spacecraft, as remote and profound universe is no longer inaccessible and, flying already no longer is nonsense. In twentieth Century the greatest impact on human beings in the 20 technologies, including aerospace technology, the development of fluid mechanics to the development of Aerospace Science and technology has played a key role, and these seemingly away from us very far from the high paying technology in fact its basic principles are not accompanied by us. Because we have all kinds of fluid in the presence of. Key words: aerospace technology, fluid, fluid mechanics

流体力学的应用

流体力学原理在煤矿通风系统分析与风机选择中的应用 院系安全工程学院 专业通风与安全 班级安全11-3班 姓名孟祥平 学号 22 号 指导教师韩建勇

流体力学原理在煤矿通风系统分析与风机选择中的应用 孟祥平 安全11-3班 22号 摘要矿井的通风就是流体在井下巷道中的流动,通过应用流体力学原理同时结合煤矿井下的环境。针对各巷道的特点对局部阻力成因进行分析,对各种参数进行计算,用科学的方式选择合理的通风方式和通风设备,同时得出解决井下通风过程中出现的一系列的问题的方法。 关键词流体力学参数计算通风设备涡漩 由于煤矿井下在生产的过程中会产生有毒、有害、有爆炸性的气体、粉尘等物质,但为了保证工作场所人员的安全、健康的工作《煤矿安全规程》规定这些气体、粉尘不得超过规定值。基于此就需要对井下各工作地点创造良好的通风环境,保证有足够的新鲜空气,使气温适宜。煤矿井下巷道风流运动过程中。由于巷道两帮条件的变化。均匀流在局部地区受到局部阻力物(如巷道断面突然变化、风流分叉与交汇、巷道转弯等)的影响而破坏,引起风流流速的大小、方向或分布的变化,产生涡漩等.造成风流的能量损失,同时又有可能引起瓦斯等有害气体的积聚,从而给安全带来隐患。为了解决这些问题就需要对矿井的通风过程中的一些参数进行计算选择合理的通风方式和通风设备就显得尤为重要。矿井局部通风机是煤矿采掘中不可缺少的通风安全设备,其性能特性的优劣直接与煤矿生产安全紧密相关。从流体力学原理出发.以风机为例,给出合理选择风机的科学依据和方法,这对实现节能、安全、高效生产具有积极意义。 1 煤矿井下风流流动状态 风流在同一巷道中,因流速的不同,形成质不同的流动状态。通过实验表明,流体在直巷内流动时,在一般情况下,当Re < 2000-3000流体状态为层流,当Re > 4000时流动状态为紊流,在Re = 2000-4000的区域内时,流动状态可能能是层流.也可能是紊流。随着巷道的粗糙程度,风流根据进入巷道的情况等外部条件而定。而层流流动时,只存在南黏性引起的各流层间的滑动摩擦力;紊流流动时,则有大小不同的涡体动荡于各流层之间,除了黏性阻力外,还存在由于质点掺混、互相碰撞所造成的惯性阻力。 巷道风流流态与巷道平均风速、断面及巷道周界长有关,具体表示为: 根据此公式可以计算出风流在巷道中的流动状态。 2 巷道通风阻力流体力学原理

流体力学知识点总结

流体力学知识点总结 流体力学研究流体在外力作用下的宏观运动规律! 流体质点: 1.流体质点无线尺度,只做平移运动 2.流体质点不做随即热运动,只有在外力的作用下作宏观运动; 3.将以流体质点为中心的周围临街体积的范围内的流体相关特性统计的平均值作为流体质点的 物理属性; 流体元:就有线尺度的流体单元,称为流体“质元”,简称流体元。流体元可看做大量流体质点构 成的微小单元。 流体质点的物理量,不同时刻占据该空间点的流体质点不同。 速度场:速度场是由流体空间各个坐标点的速度矢量构成的场。速度场不仅描述速度矢量的空间 分布,还可描述这种分布随时间的变化。 定常流动:流动参数不随时间变化的流动。反之,流体参数随时间变化的流动称为不定长流动。迹线:流体质点运动的轨迹。在流场中对某一质点作标记,将其在不同时刻的所在位置点连成线 就是该流体质点的迹线。 流线:流线是指示某一时刻流场中各点速度矢量方向的假象曲线。 流面:经过一条非流线的曲线上各点的所有流线构成的面。 对于定常流场,流线也是迹线。 脉线:脉线是相继通过某固定点的流体质点连城的线。

流体线:在流场中某时刻标记的一串首尾相连接的流体质点的连线,称为该时刻的流体线。由于这一串流体质点由同一时刻的标记,每一个质点到达下一时刻的流体线位置时间相同,因此又称 为时间线。 流管:在流场中由通过任意非流线的封闭曲线上每一点流线所围成的管状面称为流管。 流束:流管内的流体称为流束。 总流:工程上还将管道和管道壁所围成的流体看做无数微元流束的总和,称为总流。 恒定流:以时间为标准,若各空间点上的流动参数(速度、压强、密度等)皆不随时间变化,这 样的流动是恒定流,反之为非恒定流。 均匀流:若质点的迁移加速度为零,即流动是均匀流,反之为非均匀流。 内流:被限制在固体避免之间的粘性流动称为内流。 (质 空蚀的两种破坏形式: 1.当空泡离壁面较近时,空泡在溃灭是形成的一股微射流连续打击壁面,造成直接损伤; 2.空泡溃灭形成冲击波的同时冲击壁面,无数空泡溃灭造成连续冲击将引起壁面材料的疲劳破 坏; 边界层:当Re》1时,粘性影响区域缩小到壁面区域狭窄的区域内称为边界层。 边界层特点:1.厚度很小;2.随着沿平板流的深入,边界层的厚度不断增长; 边界层分离:边界层分离又称流动分离,是指原来紧贴壁面流动的边界层脱离壁面的现象。 声速:声速是弹性介质中微弱扰动传播速度的总称。其传播速度金和仅和戒指的弹性和质量之比 有关。 激波:理论分析和实验都表明,当一个强烈的压缩扰动在超声速流场中传播是,在一定条件下降

3-爆轰波的流体力学理论2

3.8 聚能效应 3.8.1 聚能效应的基本现象 20世纪50年代以来,各国学者都在探求爆炸产物的有效利用问题。与前面介绍的爆炸作用不同,聚能效应是通过利用特殊形状的装药来达到提高其局部爆炸破坏作用的目的。 随着测试手段的科学化和现代化,瞬时高压作功的物理过程能够得以揭示,炸药爆炸的聚能效应也就逐渐得到了广泛的应用。目前,聚能装药在战时被广泛应用于各种穿甲、破甲雷弹及战时破坏作业(如大型桥梁、建筑物的破坏);在平时用于快速切割金属(如打捞沉船等)、在硬土或冻土中快速穿孔、破碎孤石(悬石和危石)、在抢险救灾中快速清除障碍物(陆上或水中障碍物,如楼房、桥梁、树木等)、利用线性聚能装药拆除大型钢结构建筑物、桥梁以及切割贵重石材等。 根据爆轰产物沿其外法线方向散射这一基本规律,在装药底部或一侧予留空穴(如锥形、半球形、线形、抛物形、双曲线形等),或再加药型罩并取适当炸高(从聚能药包的底面(即药型罩底面)到穿孔目的物间的距离),爆炸时,由于空穴的存在,从而产生冲击、高压、碰撞、高密度、高速运动的气体流或金属流(带金属罩时),就可使爆炸能量沿轴线方向向外射出较高能量密度的聚能流,并集中到一定方向上发挥作用。这种利用装药一端(侧)的空穴使爆轰产物聚集、增加能量密度、以提高局部破坏作用的现象称为聚能现象,其效应称为聚能效应或空心效应,又称诺尔曼效应。能形成聚能流的装药称为聚能装药,其装置为聚能装置。 聚能效应是外部装药爆炸直接作用的一种特殊情况(非接触爆破),其作用在于使爆炸能在一定的方向集中起来,从而使爆炸的局部破坏效应增强。其主要特点是:装药底部(或一侧)有空穴;装药底面(或一侧)与目标间有一最有利距离;破甲能力很强。有空穴是其基本特点,也是形成聚能效应的基本条件。 聚能装药爆炸后,具有高温、高压的爆轰产物沿装药表面法线方向迅速散射时,在空穴影响下,必然在空穴前方汇集于一点(线性装药汇集成一线),此点(线)处的爆轰产物密度可增大数倍,速度可达每秒万米以上,温度可达数千摄氏度,压力可达几十兆帕。若空穴外壳采用金属药型罩,则会形成密度更大、压力更高的射流。在这种高温高压高速射流作用下,目标可视作流体,对目标具有很大的穿透能力,达到穿孔或切割的目的。 不同的装药形式具有不同的破坏效果。对于普通无空穴的园柱体装药,爆炸后爆轰产物近似沿装药表面法线方向散射,其速度一般为每秒数千、压力数量级一般为1×104MPa;当装药一端制成锥形空穴起爆后,爆轰产物质点以一定速度沿近似垂直于锥形空穴表面的方向向药柱轴线汇聚,使能量集中,此处聚能流速度高达每秒万米以上,密度比普通装药大4~5倍,高压的爆轰产物在沿轴线汇聚时,形成更高的压力区,比普通装药高10余倍,这种高压迫使爆轰产物向周围低压区膨胀,使能量分散。 由于上述两个因素的综合作用,气流不能无限地集中,而在离药柱端面某一距离处达到最大的集中,以后又迅速飞散开了。也就是气流在聚能过程中,动能(约占总能量的1/4)是能够集中的,而位能(约占3/4)不但不能集中,反而起飞散作用。如果设法把能量尽可能转化成动能形式,就能进一步提高能量的集中程度。提高的方法是在空穴内表面嵌装一个形状相同的药型罩。这种装药形式的爆轰产物在推动罩壁向轴线运动过程中,将能量传递给金属罩。由于金属罩的可压缩性很小,因此内能增加很少,能量的极大部分表现为动能形式,这样就可避免由于高压膨胀引起的能量分散而使能量更加集中,形成一束速度和动能比气体射流更高的金属射流。研究表明,由于金属流速度高,直径小,金属呈热塑状态,密度远比

冲击波与爆轰波 精品

第四章冲击波与爆轰波 爆轰(detonation)是炸药化学变化的基本形式,是决定炸药应用的重要依据。爆轰反应传播速度非常大,可达每秒数千米,反应区压力高达几十吉帕(几十万个大气压),温度也在几千K以上,爆轰的速度、压力、温度等决定着炸药的做功能力和效率。研究炸药的爆轰现象和行为,认识炸药的爆炸变化规律对合理使用炸药和指导炸药的研制、设计等有重要的理论和实际意义。在爆轰现象发现之前人们就建立了冲击波理论,后来在冲击波理论的基础上建立了描述爆轰现象的经典爆轰波理论,这个理论至今仍然是十分有用无法被替代。炸药在爆炸过程中经常会产生一些波,如爆炸在炸药中传播时形成爆轰波。爆轰产物向周围空气中膨胀时形成冲击波,爆轰波和冲击波过后,介质在恢复到原来状态的过程中会产生一系列膨胀波等,因而在研究炸药爆轰以及爆轰后对外界的作用时,始终离不开波。爆轰的传播可以看成波动过程,具有波动的性质,简要介绍波的基础知识并回顾爆轰理论的发展过程和阶段对学习和掌握炸药的爆轰原理是有必要的。 4.1 爆轰理论的形成与发展 (1)爆轰现象的发现:1881年、1882年,Berthlot,Vielle,Mallard和Le. Charelier 在做火焰传播实验时首先发现的。他们的研究揭示,可燃气火焰在管道中传播时,由于温度、压力、点火条件等不同,火焰可以以两种完全不同的传播速度传播,一种传播速度是每秒几十—几百米,一种是每秒数千米,习惯上把前者称为爆燃,后者称为爆轰,可见爆轰也是一种燃烧—是一种迅速而激烈燃烧。 (2)1899年,1905~1917年,Chapman和Jouguet分别独自地对爆轰现象作了简单的一维理论描述(即C-J理论),这一理论是借助气体动力学原理而阐释的。他们提出一个简单而又令人信服的假定,认为爆轰过程的化学反应在一个无限薄的间断面上瞬间完成,原始炸药瞬间转化为爆轰反应产物。不考虑化学反应的细节,化学反应的作用如同外加一个能源而反映到流体力学的能量方程中,这样就诞生了以流体动力学和热力学为基础的、描述爆轰现象的较为严格的理论—爆轰波的C-J理论。 爆轰波的C-J理论并没有考虑到化学反应的细节,认为化学反应速度无限大,反应瞬间完成,这和实际情况是不相符合的,但是对化学反应的细节进行研究和描述十分困难,这个问题也是爆轰波的结构问题,一直爆轰学的一个重要研究领域。 (3)1940年,前苏联的Zeldovich,1942年,美国人V on.Neumann和1943年德国人Doering各自独立对C-J理论的假设和论证作了改进,提出了爆轰波的ZND 模型。ZND理模型要比C-J理论更接近实际情况。他们认为爆轰时未反应的炸药首先经历了一个冲击波预压缩过程,形成高温高密度的压缩态,接着开始化学反应,经历一定时间后化学反应结束,达到反应的终态。ZND模型首次提出了化学反应的引发机制,并考虑了化学反应的动力学过程,是C-J理论的重要发展。 上述两种理论被称为爆轰波的经典理论。——都是一维理论。 (4)上世纪50年代,通过实验的详细观察,发现爆轰波波阵面包含复杂的三维结构,这种结构被解释为入射波,反射波和马赫波构成的三波结构。 (5)上世纪50~60年代,进行了大量的试验研究,实验结果显示:反应区末端状态参数落在弱解附近,而不是C-J参数,说明实际爆轰比C-J理论和ZND模型更为复杂,同时开展了计算机数值模拟。 (6)上世纪50年代,Kirwood和Wood,推广了一维定常反应理论,指出定常

爆震现象

1 发动机爆震 1.1 爆震产生原理及特征 爆震是发动机运行时一种不正常燃烧的现象。发动机正常燃烧时,火花塞接到ECU 的点火信号后,对可燃混合气进行点火,火焰从火焰核心(离火花塞近的可燃混合气)以30~40m/s 的速度,向四周的未燃烧的混合气区传播,使燃烧室内混合气循序燃烧,直至结束。汽油机发生爆震时,在汽油机燃烧室内火焰传播过程中,远离火花塞的未燃混合气(末端混合气),被已燃混合气的膨胀所压缩,此处的局部温度由于热辐射作用而超过燃料的自燃温度,从而产生自发反应,形成一个或多个火焰核心,这时末端混合气在正常火焰传播到以前先行发火燃烧。这种自行发火燃烧会发出极强的火光,燃烧温度常在4 000 ℃以上,火焰传播速度达200 ~1 000 m/s 以上,比正常燃烧的火焰传播速度高数倍甚至数十倍。当正常燃烧和爆震两个方向相反的燃烧压力波相遇时,会产生剧烈的气体震动,并发出特有的金属撞击声,所以称为“爆震”。 轻微的爆震无法被人的感官所察觉,在此我们称它为‘无感爆震’,因此当你能感觉得到引擎爆震所产生的噪音和震动时,这时的爆震情况已经严重得超乎你的想象,我们称它为“有感爆震”。生有感爆震时,发动机有哒哒的金属敲击发动机缸体的声音,而且发动机各部件温度急剧上升,油耗增大,发动机和车身能感到震动。 至今人们对爆震的具体的产生机理还没能彻底掌握。目前大家普遍接受的有两种理论,即自燃(auto ignition)理论和爆燃(detonation)理论。下面具体阐述: 自燃理论最早在1919年由H.R.Richardo提出,这种理论认为爆震是因为气缸中远离火花塞的一部分混合气自发燃烧引起的,这部分混合气又称末端混合气。当末端混合气的温度和压力超过自燃点时,这部分混合气将自发燃烧,从而产生强烈的压力波,高频压力波向外传播而导致气缸壁尖锐的敲击声。这种理论也是目前已被广为接受。 另一种理论为爆燃理论。对预混合气的燃烧,火焰在传播过程中受到周围条件的限制,突然产生高压和高速传播的现象,火焰前峰从火花塞到气缸壁加速传播,即正常的火焰前峰由于冲击波的高压提供的能量,从亚音速转变为超音速传播,燃烧反应异常猛烈,并产生强烈的冲击波,冲击波在气缸壁之间来回反射。碰撞压力虽然持续时间短但是幅值大,从而产生尖锐的敲击声。这种理论1963年由S.Curry提出的。 爆震是指点火燃烧中本应逐渐燃烧的部分可燃混合汽突然自燃的现象。点火预提前角过大时,活塞还在压缩混合汽的过程中,混合汽已全部燃烧。压力急剧增大作用于迎面而来的活塞上,阻止活塞继续向上运动,特别是刚点燃的混合汽受到上行活塞的剧烈压缩后,使未燃烧的那部分混合汽温度升高,便会突然形成全部爆炸式的燃烧,学名称其为爆震或爆燃。爆震使发动机汽缸内发出尖锐的金属敲击声,这种钝击声音如果持续较长时间,会使发动机功率降低,燃料消耗增大,发动机过热和排气冒烟,严重时造成发动机损伤。汽油机燃烧的特点是燃烧室内有明显的火焰前锋在传播。燃烧产物的膨胀使火焰前锋急速地向前推移,致使未然混合汽受到强烈的压缩和热辐射,使距离火焰核心较远处的混合汽温度急剧地升高甚至超过燃料的自燃温度,造成这部分混合汽的着火延迟时间极大地缩短。这就促使火焰前锋到达以前,远端的混合汽已经自燃着火了,在燃烧室内形成新的火焰核心(发火点在2个以上),这样的燃烧与正常情况完全不同。正常燃

流体力学知识点大全吐血整理

1. 从力学角度看,流体区别于固体的特点是:易变形性,可压缩性,粘滞性和表面张力。 2. 牛顿流体: 在受力后极易变形,且切应力与变形速率成正比的流体。即τ=μ*du/dy 。 当n<1时,属假塑性体。当n=1时,流动属于牛顿型。当n>1时,属胀塑性体。 3. 流场: 流体运动所占据的空间。 流动分类 时间变化特性: 稳态与非稳态 空间变化特性: 一维,二维和三维 流体内部流动结构: 层流和湍流 流体的性质: 黏性流体流动和理想流体流动;可压缩和不可压缩 流体运动特征: 有旋和无旋; 引发流动的力学因素: 压差流动,重力流动,剪切流动 4. 描述流动的两种方法:拉格朗日法和欧拉法 拉格朗日法着眼追踪流体质点的流动,欧拉法着眼在确定的空间点上考察流体的流动 5. 迹线:流体质点的运动轨迹曲线 流线:任意时刻流场中存在的一条曲线,该曲线上各流体质点的速度方向与该曲线的速 度方向一致 性质 a.除速度为零或无穷大的点以外,经过空间一点只有一条流线 b.流场中每一点都有流线通过,所有流线形成流线谱 c .流线的形状和位置随时间而变化,稳态流动时不变 迹线和流线的区别:流线是同一时刻不同质点构成的一条流体线; 迹线是同一质点在不同时刻经过的空间点构成的轨迹线。 稳态流动下,流线与迹线是重合的。 6. 流管:流场中作一条不与流线重合的任意封闭曲线,通过此曲线的所有流线构成的管状 曲面。 性质:①流管表面流体不能穿过。②流管形状和位置是否变化与流动状态有关。 7.涡量是一个描写旋涡运动常用的物理量。流体速度的旋度▽xV 为流场的涡量。 有旋流动:流体微团与固定于其上的坐标系有相对旋转运动。无旋运动:流场中速度旋 度或涡量处处为零。 涡线是这样一条曲线,曲线上任意一点的切线方向与在该点的流体的涡量方向一致。 8. 静止流体:对选定的坐标系无相对运动的流体。 不可压缩静止流体质量力满足 ▽x f =0 9. 匀速旋转容器中的压强分布p=ρ(gz -22r2 ω)+c 10. 系统:就是确定不变的物质集合。特点 质量不变而边界形状不断变化 控制体:是根据需要所选择的具有确定位置和体积形状的流场空间。其表面称为控制面。 特点 边界形状不变而内部质量可变 运输公式:系统的物理量随时间的变化率转换成与控制体相关的表达式。 含义:任一瞬时系统内物理量(如质量、动量和能量等)随时间的变化率等 于该瞬时其控制体内物理量的变化率与通过控制体表面的净通量之和。 11. 伯努力方程 g v g p z g v g p z 222 2222111αραρ++=++ 12. 常见边界条件:1、固壁—流体边界2、液体—液体边界3、液体—气体边界

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页码,1/3 吉林大学牡丹园站 -- Construction精华区文章阅读 发信人: arwang (旺旺), 信区: Construction 标 题: 流体力学核心期刊 发信站: 牡丹园新站 (Sun Dec 21 09:18:46 2003) 流体力学核心期刊 Journal of Fluid Mechanics = 流体力学杂志 . 英国.527C0001 International Journal of Heat and mass Transfer = 国际传热与传质杂志 \ 英国 .525C0006 AIAA Journal = 美国航空与航天学会志 . 美国.877B0001 The Physics of Fluids, A = 流体物理学,A辑 . 美国.527B0002 Fluids Dynamics = 流体动力学 ( 英译苏刊). 美国.527B0054 Journal of Engineering Physics = 工程物理杂志(英译苏刊). 美国.534B0053 Journal of Heat transfer,Transactions of the ASME = 传热杂志,ASME汇刊 . 美 国.725B0001 The Physics of Fluids, B = 流体物理学,B辑 . 美国.527B0002 International Journal for Numerical Methods in Fluids = 国际流体力学数值方法 杂志 . 英国.527C0004 Fluid MechanicsSoviet Research = 苏联流体力学研究(英译苏刊) . 美国.527B005 2 International Journal of Multiphase flow = 国际多相流杂志 . 英国.527C0003 Zeitschrift fur Angewandte Mathematik und Mechanik = 应用数学与力学杂志 . 德 国.519A0001 Magnetohydrodynamics = 磁流体动力学(英译苏刊). 美国.527B0053 Journal of Applied Mechnaics and Technical physics = 应用力学与技术物理杂志( 英 译苏刊). 美国.529B0052 Journal of Fluids Engineering, Transactions of the ASME = 流体工程杂志,ASME 汇刊 . 美国.780B0001 Physical Review , A = 物理评论,A辑 . 美国.530B0002 Soviet PhysicsDOKLADY = 苏联物理学报告(英译苏刊). 美国.530B0070 International Journal of Heat and Fluid Flow = 国际热与流体流杂志 . 英国.527 C0053 Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics = 非牛顿流体动力学杂志 . 荷兰.527LB 0053 International Communications in Heat and Mass Transfer = 国际传热与传质通讯 . 英 国.725C0056 Heat Transfer Soviet Research = 苏联传热研究 . 美国.725B0054 Physical Review Letters = 物理评论快报 . 美国.530B0003 International Journal of Engineering Science = 国际工程科学杂志 . 英国.710C0 009 Journal of Computational Physics = 计算物理杂志 . 美国.539B0002 Waerme-und Stoffuebertragung = 热力学与流体力学 . 德国.710E0008 Physica,D = 物理,D辑 . 荷兰.530LB001 High Temperature = 高温(英译苏刊). 美国.534B0052 JSME International Journal, II = 日本机械工程师学会国际杂志,II辑 . 日本.780 D0063 Fluid Dynamics Research = 流体动力学研究 . 荷兰.527LB001 Journal of the Physical Society of Japan = 日本物理学会志 . 日本.530D0002 Computers and Fluids = 计算机与流体 . 英国.--─738C0074 Heat Transfer-Japanese Research = 日本传热研究 . 美国.525B0055 Chemical Engineering Science = 化学工程科学 . 英国.810C0004 Physics Letters, A = 物理快报,A辑 . 荷兰.530LB004 Thermal Engineering = 热力工程(英译苏刊). 英国 .721C0058 AIChE Journal美国化学工程师协会会志 . 美国.810B0001 Applied Mathematics and Mechanics = 应用数学与力学(英译苏刊). 美国.ISSN 00 66-5479 Applied Scientific Research = 应用科学研究 . 荷兰.500LB002 Comptes Rendus de l Acadecie des Sciences , Serie II = 法国科学院报告,II辑 . FRA.500F0003 Numerical Heat Transfer = 数值传热 . 美国.725B0059 Rheologica Acta = 流变学学报 . 德国.526E0051

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