水射流冲击平板问题分析
水流冲击平板CAE演示
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4 结构分析 结构网格划分
水流冲击平板分析
平板结构网格
添加约束/载荷
水流冲击平板分析
添加流场压力载荷
水流冲击平板分析 查看已加载到固体表面的压力及合力
求解平板等效应力及变形量
水流冲分析 平板应力分布
水流冲击平板分析
五、结论
由平板变形结果和应力分布看以看出，最大变形发生在平板顶部，有6.951×10-8m，而 最大应力发生在平板底部中间部分，为2846Pa。
流体设置和求解
水流冲击平板分析
设置重力加速度
水流冲击平板分析 选择湍流模型
水流冲击平板分析 选择材料水
水流冲击平板分析 设定进口边界条件
水流冲击平板分析 松弛因子保持默认，收敛残差设置为0.001，初始化流场并计算。
收敛曲线
4、流体分析结果查看
水流冲击平板分析
查看压力分布
水流冲击平板分析 查看平板Z方向受力
水流冲击平板分析
四、解决过程 1.创建分析项目，启动FLUENT- Static Structural模块。
水流冲击平板分析 2、建立平板及外流域模型。。
平板设置信息
水流冲击平板分析 布尔运算后模型
3流体分析 划分网格
水流冲击平板分析
流场网格划分
为流体分析指定边界名称
水流冲击平板分析
指定流体边界面
水流冲击平板分析
ANSYS主要采用分离法也就是载荷传递法求解流固耦合问题。但从数据传递角 度出发，流固耦合分析可以分为两种：单向流固耦合和双向流固耦合。
本例采用单向流固耦合分析。
水流冲击平板分析
三、问题描述
平板厚0.1m，长、宽各1m，外部流域长5m，宽、高各2m。平板垂直而立，底部固定， 受到水流冲击作用，将会产生变形，要求计算平板的变形情况。
可压缩流体射流冲击平板的压力特性研究
动
与
冲
击
Ｖ０ Ｌ ３ ２ Ｎｏ ． ３ ２ ０ｌ ３
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩ Ｂ ＲＡＴＩ ＯＮ ＡＮＤ Ｓ ＨＯＣＫ
可 压 缩流体 射 流 冲 击平板 的压 力特性 研 究
孙龙泉 ，张忠宇 ，丁建军 ，李 刚 ，孙 士 丽
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｏ ｆ ｊ ｅ ｔ ｉ ｍ ｐ ａ ｃ ｔ ｏ ｎ ｐ ａ ｎ ｅ ｌ ｓ ｈ ａ ｓ ｂ ｅ ｅ ｎ ｅ ｘ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｒ ｎ ｅ ｄ ｂ ｅ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｃ ｏ ｌ ｌ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｂ击 区域 的负压区 ， 自由液面变形 使 冲击 脉宽和 冲量 明显增 大。弹性振动 对冲击压 力峰值 基本无 影 响， 但 弹性振动可极大改变 冲击压力分布 ， 并能有效抑制负压 区的产生 。
关键词 ：射流冲击； 双渐近法 ； 流 固耦合 ； 自由液面变形 ； 弹性振动
中图 分 类 号 ：０ ３ ５ ３ 文献 标 识 码 ：Ａ
Ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｐ ａ ｎ ｅ ｌ ｓ ｓ ｕ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ｔ ｏ ｃ ｏ ｌ ｌ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｃ ｏ ｍｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｂ ｌ ｅ ｊ ｅ ｔ Ｓ Ｕ Ｎ Ｌ ｏ ｎ ｇ — ｑ ｕ ａ ｎ ， Ｚ Ｈ Ａ ＮＧ Ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ — ｙ ｕ ， Ｄ Ｉ ＮＧ Ｊ ｉ ａ ｎ ￣ ｕ ｎ ， Ｌ Ｉ Ｇ ａ ｎ ｇ ｓ Ｕ Ｎ Ｓ ｈ ｉ ． １ ｉ
（ １ ．Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｓ ｈ ｉ ｐ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｈ ａ ｒ ｂ ｉ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｈ ａ ｒ ｂ ｉ ｎ １ ５ ０ ０ ０ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
水下爆炸强冲击波与平板结构相互作用的理论分析方法
水下爆炸强冲击波与平板结构相互作用的理论分析方法罗泽立;周章涛;毛海斌;刘建湖【摘要】针对水下爆炸一维强冲击波与平板结构的瞬态流固问题开展研究,综合考虑流体和结构材料的可压缩性,引入状态方程建立强冲击波在板表面反射后的波阵面参数关系,得到板表面的反射系数.然后依据动量守恒定律建立平板的运动方程,求解得到板表面的壁压及板的速度时程,形成了水下爆炸强冲击波与平板结构相互作用的理论分析方法.在此基础上给出了强冲击波与平板相互作用的冲量传递比近似估算公式.最后开展平板结构的近距及接触水下爆炸实验,并结合数值计算对理论方法进行验证.结果表明,建立的理论方法与实验及数值模拟结果吻合良好,为水下近距爆炸强冲击波与结构的相互作用分析提供了理论基础.%To investigate the fluid-structure interaction of the one-dimensional strong shock wave with the plate,we took the compressibility of fluid and structural material into account and,by introducing state of equation of water and structural material into our theoretical analysis,obtained the reflected wave front parameter and reflection coefficient.Then,we established the motion equation of the plate according to the law of conservation of momentum and calculated the plate's wall pressure and velocityhistories.Furthermore,on the basis of these results,we came up with an approximate formula for estimating the impulse transfer ratio of the interaction between the strong shock wave and the plate.Finally,we verified the theoretical approach to the shock-structure interaction by carrying out an underwater explosion experiment accompanied with numerical calculation.The results show that the theoretical method proposed here isin good agreement with experimental and numerical results.The method provides a theoretical basis for research on problems of close-in underwater explosion acting on the broadside structure.【期刊名称】《高压物理学报》【年(卷),期】2017(031)004【总页数】10页(P443-452)【关键词】水下爆炸;流固耦合;强冲击波;雨贡纽曲线【作者】罗泽立;周章涛;毛海斌;刘建湖【作者单位】中国船舶科学研究中心,江苏无锡214082;中国船舶科学研究中心,江苏无锡214082;中国船舶科学研究中心,江苏无锡214082;中国船舶科学研究中心,江苏无锡214082【正文语种】中文【中图分类】O383.11 引言舰船、潜艇等作战平台在战时容易遭受鱼雷、水雷等水中兵器的攻击。
水力学实验报告思考题答案(想你所要)
水力学实验报告实验分析与讨论1.同一静止液体内的测管水头线是根什么线？测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。
测压管水头线指测压管液面的连线。
实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。
2.当P B<0时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。
，相应容器的真空区域包括以下三部分：(1)过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域，均为真空区域。
(2)同理，过箱顶小水杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区域。
(3)在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。
这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。
3.若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定γ0。
最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h和h0，由式，从而求得γ0。
4.如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛细高度由下式计算式中，为表面张力系数；为液体的容量；d为测压管的内径；h为毛细升高。
常温(t=20℃)的水，=7.28dyn/mm，=0.98dyn/mm。
水与玻璃的浸润角很小，可认为cosθ=1.0。
于是有(h、d单位为mm)一般来说，当玻璃测压管的内径大于10mm时，毛细影响可略而不计。
另外，当水质不洁时，减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机玻璃作测压管时，浸润角较大，其h较普通玻璃管小。
如果用同一根测压管测量液体相对压差值，则毛细现象无任何影响。
因为测量高、低压强时均有毛细现象，但在计算压差时，互相抵消了。
5.过C点作一水平面，相对管1、2、5及水箱中液体而言，这个水平面是不是等压面？哪一部分液体是同一等压面？不全是等压面，它仅相对管1、2及水箱中的液体而言，这个水平面才是等压面。
李玉柱流体力学课后题答案-第四章
第四章 流体动力学基础4-1 设固定平行平板间液体的断面流速分布为1/7max /2/2u B y u B -⎛⎫= ⎪⎝⎭，0y ≥总流的动能修正系数为何值?解：172max max 0127282B A A B y v ud u dy u B A B ⎛⎫- ⎪=== ⎪⎝⎭⎰⎰因为31.0A A u d A v α∆⎛⎫≈+⎪⎝⎭⎰ u u v ∆=-所以 172233821.0 1.01 1.0572B B A A B y u v d dy B A v B α-⎛⎫⎛⎫-- ⎪⎛⎫⎪≈+=+⋅-= ⎪⎪ ⎪⎝⎭ ⎪⎝⎭⎝⎭⎰⎰4-2 如图示一股水流自狭长的缝中水平射出，其厚度00.03m δ=，平均流速V 0＝8m/s ，假设此射流受重力作用而向下弯曲，但其水平分速保持不变。
试求(1)在倾斜角45θ=o 处的平均流速V ；(2)该处的水股厚度δ。
解：（1）由题意可知：在45度水流处，其水平分速度仍为8m/s,由勾股定理可得：V=︒45sin 8=11.31m/s （2）水股厚度由流量守恒可得：VD D V δδ=000，由于缝狭长，所以两处厚度近似相等，所以000.0380.02111.31V V δδ⨯===m 。
4-3 如图所示管路，出口接一收缩管嘴，水流射人大气的速度V 2=20m/s ，管径d 1＝0.1m ，管嘴出口直径d 2＝0.05m ，压力表断面至出口断面高差H ＝5m ，两断面间的水头损失为210.5(/2)V g 。
试求此时压力表的读数。
解：取压力表处截面为截面1-1，收缩管嘴处截面为截面2-2，选择两截面包围的空间为控制体，由实际流体的恒定总流能量方程得：2211221222wV p V p z z h g g g g ρρ'++=+++， 由连续性方程2211V A V A =可得1-1断面流速s m 51=V ，由上述两个方程可得压力表的读数（相对压强）：222112212w V V p p z z h g g ρ⎛⎫-'-=+-+ ⎪⎝⎭，上式计算结果为：2.48at 。
流体力学动量定理实验
流体力学动量定理实验动量定理实验一、概述动量定理表示：流体微团动量的变化率等同于促进作用在该微团上所有外力的矢量和。
即为某掌控体内的动量在时间dt内的增量等同于促进作用在掌控体上所有外力在dt时间内的总冲量。
水射流冲击平板和内半球是用来验证动量定理的一个很好实例，本实验仪则采用水射流冲击平板通过称重系统测出冲击力。
二、实验目的：1．测定管嘴喷射水流对平板或曲面板所施加的冲击力。
2．测量动量修正系数，以实验分析射流辐照度角度与动量力的相关性3．将测出的冲击力与用动量方程计算出的冲击力进行比较，加深对动量方程的理解。
三、设备性能与主要技术参数1、该实验装置主要由：流量计、水泵、实验水箱、管嘴、蓄水箱和平衡秤等组成。
2、流量计采用lzs-15（60-600）l/h。
3、水泵为增压泵，最低扬程：10m，最小流量：10l/min，输出功率2800r/min，输出功率90w。
4、量器为平衡杆秤，上面刻度每小各格为2mm,称上平衡游码为150g。
5、实验水箱由有机玻璃做成，顶部装有称量装置，内部则存有实验平板与管嘴，其中管及嘴距平板距离为40mm，管及嘴的内径为9mm。
6、蓄水箱由pvc板焊制而变成。
容积：35l。
四、实验原理1、本实验装置得出计量杠杆为平衡杆表示。
2、排序每个状态下的体积流量和质量流量体积流量qv通过转子流量计直接得出读数，质量流量qm＝ρwqv其中水的密度ρw可根据水温查得。
3、排序每个状态下水射流冲击模型的当地速度u。
由公式u0=qv/a0(m/s)计算管嘴出口处的水流速度，其中a0为喷嘴出口截面积（m2）。
在地心引力的作用下，水射流离开喷嘴后要减速，当水流射到模板上时，当地速度u应当根据横向向上抛运动的公式展开修正，即为：u=√u20-2gs,式中s为从燃烧室出口至模板实际碰触距离。
lsgf五、实验流程图109876543s211、水泵2、水箱3、喷管4、喷嘴5、水射流6、平板7、筒体8、平衡秤9、传感力10、平衡杆自循环供水装置由涡轮水泵和蓄水箱组合而成。
基于FLUENT的水射流冲击力影响因素仿真分析
基于FLUENT的水射流冲击力影响因素仿真分析叶建友;吕彦明【摘要】Based on water jet impact model,the jet impact numerical simulation and simulation analysis was carried out by FLUENT. The content include the effect of different jet pressures ,jet distances and the diameters of nozzle outlet on jet impact force and area. The results indicate that impact force increases with the increase of jet pressure ,decreases after first increase with the increase of target distance when other related factors was determined. The ratio of impact is approximately equal to the nozzle exit diameter ratio of the square. Jet impact area is related to the nozzle exit diameter ,its area is about 2.9 times of the exit zone.%基于水射流冲击模型，应用FLUENT流体分析软件对喷嘴射流冲击力数值模拟和仿真，得出不同的射流压强、喷距及喷嘴出口直径对射流冲击力及冲击作用区域的影响。
结果表明：其他相关因素确定时，射流冲击力随着射流压强的增加而增大，随着喷距的增加先增大、后减小；不同喷嘴出口直径的射流冲击力的比值约为喷嘴出口直径的平方比，射流冲击的作用区域与喷嘴出口直径有关，其面积约为出口直径的2.9倍。
水射流冲击平板问题分析
１ 物理描 述
ｌ Ｑ ｌ ＝ ￣ Ｑ ｏ （ １ ＋ Ｃ Ｏ Ｓ ） 最终可得： ｛
ｌ Ｑ ２ ＝ 寺 （ １ 一 ｃ ｏ ｓ ０ ） 本文考虑二维情况下的水射流冲击平板问题 ， 并对其进行了分析。 二维模型如 图 １ 所示 ， 一股速度为 ， 体积流量为 的水射流从管道入射 ， 冲击在一倾斜角为 的平板上 ，其后在平板上分为两股流体 ，体积流量 ３ 数值计算 分别 为 和 ，根据理论 分析可得到平 板所受冲击 力以及平板上流 量的 ３ １ 数 值 计 算 方 法 分配情况 。 考虑空气 中水射流 冲击平 板问题 ，水流的流动必然 引起周 围空气 的流动 ，故为气液两相流 问题 ，计算中采用 “ 流体体积 （ Ｖ ｏ ｌ ｕ ｍ ｅ ｏ ｆ Ｆ ｌ ｕ ｉ ｄ — ＶＯＦ ）方法求解。 Ｖ Ｏ Ｆ 方法作为一种解决两相流 问题的方法 ，是通过体积函数来追 踪相 间界面 ，具 有物理概念清晰、容易实现 、计算量小 以及精 度较高 的优点 。 追踪各相流体的体积分数可 以通过连续性方程来求解 ，例如第 相 流体 的体积分数可 以通过如下的连续性方程求解 ：
由 动 量 方 程 得 ： ∑ ， ： Ｉ Ｊ ｐ Ｖ ｄ ｖ Ｊ ＋ ∑ （ ） 一 ∑ （ ｇ ）
在定常流动 的情况下 ，上式右边第一项为零 。因此其分量式为 ：
∑ ＝ ∑（ ） 一 ∑（ ）
∑ ＝ ∑（ ） 一 ∑ ）
由图 １ 所示可知其具体表达式分别为 ：
去 Ｉ 昙 （ ＋ ｖ ． ａ ｋ Ｐ ｋ ） ＝ Ｓ ｋ ＋ ｎ （ ｍ ） ｌ
图 １ 水射流 冲击平板 问题示 意图
式中 ：巳 ｋ 是第 ｋ相流体 的密度 ；Ｉ Ｔ １ ： 是第 ｋ相流体 流入 第 Ｚ相流 体 中的质量 ；ｒ ｎ 是第 Ｚ相流体流入第 ｋ相流体 中的质量 ； Ｓ 为源项 ， 如果多相流体 间没有特殊的质量输运 ，该项一般取 ０ 。 ３ ２ 计算 区域及边界条件 建立如 图 ２ 所示流动 区域进行模拟 ，其 中 Ｂ Ｃ ，Ａ Ｄ 为水流入射管
6-水流冲击平板的流动——VOF模型的应用
问题：水流冲击竖直放置的平板，如图所示。已知水流的流量和水管的直径，求平板所 受到的冲击力。 d V
R D
b
L
已知： d 20mm, V 1m / s, b 50mm, L 100mm, D 100mm 。
第一步 启动 Gambit 第二步 建立流动区域 分析：这是一个轴对称流动，可以建立一个对称面作为流域进行模拟计算。流动区域 设置如图 9-2-3 所示，其中 AH 为对称轴，BC 为管壁，EF 为圆形平板。经 AB 边界流入的 水流冲击 EF 圆形平板。初始时除管道 ABCD 内部充满水外，其它区域均为静止的空气。由 于计算收敛的原因，常将外部边界 IJ 设置为固壁，但要求 IJ 边界距离主流区域较远。
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2、 确定多相流模型 操作：Define Models Multiphase… 打开多相流设置对话框如图所示。 （1） 在 Model 项选择 Volume of Fluid（VOF 模型） ； （2） 在 VOF Scheme 项选择 Geo-Reconstruct（几何重构） ； （3） Courant Number（科朗数）取默认的 0.25； （4） Number of Phases（相数）取默认的 2（两相流动） ； （5） 保留其它默认设置，点击 OK 按钮。 注意：本问题是水流流向空气，并冲击平板，水流的流动必然引起周围空气的流动，故 为气液两相流问题。 3、 确定紊流模型 射流多为紊流流动，且水流的出口雷诺数为 Re
图 9-2-35
压力出流边界设置对话框
(iii) 在 Gauge Pressure 项保留默认的表压强 0； (iv) 在 Turbulence Specification Method 右侧选择 Intensity and Hydraulic Diameter； (v) 在 Turbulence Intensity 右侧输入湍流强度 1； (vi) 在 Hydraulic Diameter 右侧输入水力直径 600； (vii) 点击 OK 按钮，关闭对话框。
水射流冲击作用下船体板架动响应分析
ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ Ａｂ ａ ｑ ｕ ｓ， ｔ ｈ ｅ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｓ ｅ ｏ ｆ ｐ ｌ ａ ｔ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ｉ ｆ ｆ ｅ ｎｅ ｄ ｐ ｌ ａ ｔ ｅ ｓ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｄｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｖ ｅ ｌ ｏ ｃ ｉ ｔ ｉ ｅ ｓ
ｄ ｏ ｕ ｂ ｌ ｙ ａ ｓ ｙ ｍ ｐ ｔ ｏ ｔ ｉ ｃ ａ ｐ ｐ ｒ ｏ ｘ ｉ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ （ Ｄ Ａ Ａ） ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ ｅ ｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｃ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｂ ｅ ｅ ｎ ｔ ａ ｋ ｅ ｎ ｉ ｎ ｔ ｏ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｗａ ｔ ｅ ｒ ｊ ｅ ｔ ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｏ ｎ ｔ ｏ ｅ ｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｃ ｐ ａ ｎ ｅ ｌ ｓ ｉ ｓ ａ ｖ ｅ ｒ ｙ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｘ ｌ ｆ ｕ ｉ ｄ － ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ． Ｒ ｅ ｃ ｅ ｎ ｔ ｌ ｙ ，
荷 的大 小 ， 使 冲 击 响 应 随着 冲击 速 度 的增 加 而 增 大 。而 板 厚 的增 加 改 变 了板 的 刚 度 ， 对 射 流 冲击 具 有 良好 的 抵 抗 作 用 。
关键 词 ： 船体 板 架 ； 射 流 冲击 ； 动响 应 ； 双 渐 进 法 中 图分 类 号 ： Ｕ ６ ６ １ ． ４ 文献 标识 码 ： Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ４ ０ ４ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２— ７ ６ ４ ９ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ５ ． ０ １ ６ 文章编 号 ： １ ６ ７ ２—７ ６ ４ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５— ０ ０ ６ ９— ０ ５
西南石油大学硕士研究生入学考试(2006-2013)
西南石油大学硕士研究生2006年入学考试《工程流体力学》试题一、填空（每小题2分，共计30分）1、相对密度0.89的石油，温度200C时的运动粘度为40cSt，则动力粘度为Pa·S。
2、牛顿内摩擦定理中速度梯度的物理意义是。
3、作用在流体上的力，如按力的表现形式分，可分为和。
4、某密闭盛水容器液面上的真空压力为4900Pa，当该容器以a=4.9m/s2的加速度垂直向上做加速运动时，则液面下1米深处的相对压力为 Pa。
5、管道内流体速度分布规律为u=8y－y2，m/s，式中u为距管壁y处的速度，若流体的动力粘度为μ=0.05Pa·S，则距管壁0.1m处的切应力为 Pa。
6、动能修正系数的物理意义是。
7、雷诺数的物理意义是。
8、雷诺应力的数学表达式为。
9、如果液流的当地加速度和迁移加速度均为零，则该流动为。
10、流体经一直管段流入大容器，若管流速度为3.13 m/s，则入口的局部水头损失为米液柱。
11、发生水击现象的物理原因主要是由于液体具有。
12、液体和刚体的运动不同，区别在于。
13、声速的大小反映了介质。
14、总压p表示气流所具有的，在0流动中，气流总压沿程不变。
15、在渐缩管中，亚声速气流速度沿程的变化趋势是；超声速气流速度沿程的变化趋势是。
二、判断下列说法是否正确，正确的请打“√”错误的请打“×”（每小题1分，共10分）1、流体只能承受压力，不能承受拉力和切力。
（）2、流体的粘度随温度的增加而降低。
（）3、对均匀连通静止的流体，其等压面一定是水平面。
（）4、对于稳定流动，则流场中流体质点流经空间点时的速度都不随时间和空间发生变化。
（）5、流体的运动一定是从压力大的地方流向压力小的地方。
（ ）6、应用伯努利方程时，所选的两断面必须是缓变流断面，但两过流断面之间可以有急变流。
（ ）7、流体做层流运动时，沿程水头损失与速度的一次方成正比，水力粗糙时，沿程水头损失与速度的平方成正比。
流体力学 第四章 能量方程
例题
• 离心水泵的体积流量为20m3/h，安装高度为
5.5m，吸水管内径100mm，吸水管的总损失 为0.25m水柱高度，水池面积足够大，求水 泵进口处的真空。
例题、如题图（a）所示，从固定的狭缝喷出 的二维高速水射流冲击一块倾斜放置的平板， 已知射流的截面积Ａ０，射流速度Ｖ０，平 板倾角θ，试求下列两种情况下平板所受的 冲击力。
物理意义
p ——单位重量流体的总势能（m） z g ——位置水头+压强水头v2 2gv 2g Nhomakorabea2
——单位重量流体的动能（m） ——速度水头
p g
1
v2 2g
H
p g
z1
2
z2
p v2 z c g 2 g
单位重量流体的机械能守恒（总水头不变）
总水头线
v2 2g
v2 2g
p g
1
p g
v2 p v2 p v u 2 gz dA v u 2 gz dA 0 (*) A2 A1
重力场中绝能定常流积分形式能量方程
伯努利方程及其应用
考虑连续方程:
1v1 A1 2v2 A2
1 / 2
p1 p2 h g
例题
毕托管和倾斜微压计测量气流速度，倾斜微压计 的工作液体是酒精，密度为ρ’=800kg/m3，倾 斜角θ=30度，已知气体密度为ρ =1.2kg/m3， 倾斜液面变化的读数l=12cm，求气流速度。
例题
用文丘里流量计和水银压差计测石油管流的体积流 量Q。已知D=300mm，d=180mm，石油的密 度ρ=890kg/m3，水银的密度ρ’=13600kg/m3， 水银面高差为∆h=50mm，测量系数μ=0.98，求 石油的流量Q。
液体射流对结构冲击响应的影响
液体射流对结构冲击响应的影响液体射流作为一种常见的冲击载荷形式，在各个领域都具有重要的应用价值和研究意义。
本文将探讨液体射流对结构冲击响应的影响机制及其相关研究成果。
一、液体射流冲击载荷的特点液体射流是指在一定速度和压力下，液体通过喷嘴或管道以高速喷射到待冲击的结构表面上产生的载荷。
液体射流冲击载荷具有以下特点：1. 高速冲击效应：液体射流的速度通常较高，冲击力大，能够对结构表面产生直接而强烈的冲击效果。
2. 液体射流的变形和流动特性：由于液体的流动性质，射流在冲击过程中会产生变形和流动，使得冲击载荷具有一定的动态特性。
3. 喷流受限效应：液体射流在出口处受到边界限制，流体流动形态受到限制，形成了特定的喷射形式和范围。
二、液体射流对结构冲击响应的影响机制液体射流对结构冲击响应的影响主要通过以下几个方面的机制实现：1. 直接冲击效应：液体射流在冲击过程中直接作用于结构表面，产生气体动压、液体静力等力学效应，导致结构产生应力和变形。
2. 液体流动效应：液体射流在冲击过程中会受到结构表面的阻碍和边界限制，形成一个具有一定厚度的液膜层，使得液体在表面上产生流动，这种流动可以进一步增强冲击效应。
3. 液体气化效应：由于高速冲击效应，液体射流在冲击过程中可能会发生部分气化现象，气泡的形成和扩散会加剧冲击效应，对结构造成更大的冲击力。
三、液体射流对结构冲击响应的研究进展液体射流对结构冲击响应的研究已经取得了一系列重要的研究成果，主要表现在以下几个方面：1. 实验研究：通过模拟实际工程中的液体射流冲击载荷，利用高速摄像、应变测量等技术手段对冲击响应进行实验研究，探讨了冲击载荷强度、冲击点位置、冲击时间等参数对结构响应的影响规律。
2. 数值模拟：借助计算流体力学（CFD）和有限元分析等数值模拟方法，对液体射流与结构相互作用过程进行数值模拟，研究结构内部应力分布、变形情况以及液体流动特性等。
3. 液体射流防护技术：通过研究液体射流对结构的冲击效应，提出了一系列液体射流防护技术，如喷雾冷却、液膜防护等，以减小液体射流对结构的冲击损伤。
旋转水射流冲击压强的实验分析
第16卷第1期2007年1月长江流域资源与环境Resources and Environment in the Yangtze BasinVol.16No.1J an.2007 文章编号:100428227(2007)0120042206旋转水射流冲击压强的实验分析胡鹤鸣,陈永灿,李 玲,曾成杰(清华大学水利水电工程系,北京100084)摘 要:利用测压排摄像自动读数法,测量了水垫式旋转磨料射流喷嘴所产生旋转射流的冲击压强。
该方法对测压排内水面标志物进行连续摄像,然后利用计算机程序对所摄图像自动读数,可以用较低的成本较好地实现非恒定压强的测量。
实验结果表明,对于水垫式旋转磨料射流喷嘴产生的旋转射流,切向入流与轴向入流流量之比(流量比)及之和(总流量)是其冲击压强的控制性因素,前者控制其分布和大小,后者只对其大小有影响;各股切向入流的流量不均匀性对射流冲击压强时均值的影响很小;冲击压强脉动强度随着作用位置到射流中心距离的增大而减小。
关键词:旋转射流;冲击压强;压强测量;水垫式旋转磨料射流喷嘴文献标识码:A 射流作用在固体壁面上的冲击压强问题在很多工程领域都会遇到,如大坝泄洪冲击水垫塘底板、水射流切割物料等。
对于射流的冲击破坏作用,一般认为不仅与冲击压强的时均值有关,而且和冲击压强的脉动特性也有很大关系[1]。
以往的研究主要集中在平面射流及普通圆射流上[2～4],旋转射流的冲击压强研究则很少见到。
本文介绍了水垫式旋转磨料射流喷嘴产生的旋转射流冲击固体壁面的冲击压强时均值及其脉动特性的实验研究成果。
在压强的测量方法上,并未采用传统的测压管直接读数法或者价格昂贵的压力传感器法,而是采用了一种新的测压排摄像自动读数法:实验时对测压排进行实时摄像采样,然后进行后期图像处理自动读数,可以得到测点压强的随时变化过程。
1 实验系统实验在清华大学水力学实验室内进行。
整个实验系统可以分为以下4个部分:喷嘴、供水系统、流量测量及控制系统、压强测量及处理分析系统。
水射流冲击作用下船体板架动响应分析
水射流冲击作用下船体板架动响应分析水射流是一种应用广泛的高强度水流，用于各种领域，包括清洗、切割和加工。
在船舶领域中，水射流被广泛应用于清洗船外壳和压载水舱等船体设施。
然而，水射流的冲击力对船体结构也会产生影响，导致船体板架的动态响应。
因此，对水射流作用下船体板架的动态响应进行分析十分重要。
首先，当水射流水流冲击到船体表面时，会产生压力力和冲击力，这导致船体结构产生振动。
这些振动可以分为纵向振动和横向振动。
其中，纵向振动是指船体在垂直方向上的振动，而横向振动是指船体在水平方向上的振动。
其次，当水射流冲击到船体表面时，会在施力点周围板架振动系统中产生自由振动。
这种自由振动被称为水动力弹性振动，它是由水射流的三种动力效应引起的。
这些动力效应包括质量效应、水压效应和涡旋效应。
然后，研究发现，在水射流冲击下，船体板架的动响应主要取决于水动力效应的强度和频率。
这意味着，设计船体板架时必须考虑水动力效应的影响，以避免船体结构的振动过大并保证船舶的安全性。
最后，为了减小水射流作用下船体板架的动态响应，可以通过减小水射流冲击力的强度、改善船体表面的光滑度、优化船体板架的结构和控制水射流的施加点等方式。
这些方法不仅可以减少船体结构的振动，还可以提高船体耐用性和减小船体维护成本。
综上所述，水射流作用下船体板架的动态响应对船舶的安全性和经济性都有重要影响，因此必须进行详细分析和研究。
在未来的设计中，应该进一步考虑水动力效应的影响，提高船体的结构设计水平，从而使船舶更加安全和耐用。
为了进一步说明水射流作用下船体板架的动态响应，我们可以列举一些相关数据并进行分析。
以下是一些可能的数据：- 水射流冲击力的强度：根据船体表面的光滑度、水射流的流量、水压、喷嘴尺寸、水射流的速度等因素，水射流冲击力的强度可能在10000-100000牛顿之间。
当然，这也取决于水射流的施加时间和频率。
- 船体板架的振动幅度：船体板架在水射流作用下产生的振动幅度可以在0.1-2毫米之间，这取决于船体结构的刚度、水射流的强度、频率和施加点等因素。
6-水流冲击平板的流动——VOF模型的应用
注意：线段是有方向的，由先选的点指向后选的点，这在后面划分网格时有用。
24
3、 由线段创建面 这样就创建了由 ABCDA 所围成的面， 组成面的线段由黄色变成了天兰色。 采用相同的 操作方法，分别创建其它三个面。 注意：如果要为这个面取个名字，可在 Label 右侧空白区域输入名字。本例未取名字， 系统默认为 face.1，后边的面依次取名 face.2，face.3 等。 第三步 创建流域的网格 1、 创建线段网格 操作：MESH EDGE MESH EDGES
3、 对其他面划分非结构化网格 操作：MESH FACE MESH FACES
图 9-2-13
流域内网格划分结果
第四步 设置边界类型 下面对流域的边界进行边界类型的设置。 操作：ZONES SPECIFY BOUNDARY TYPES
26
第五步 输出网格文件 1、 为 Fluent 输出网格文件 2、 退出 Gambit 并保存文件 第六步 启动 Fluent，进行网格操作 1、 启动 Fluent 2、 读入网格文件 注意：此时 fluent 给出的提示信息如图 9-2-19 所示，意为由于设置了 AXIS 边界，需要 在 fluent 中进行相应的设置，如轴对称问题等。
VD
1 0.02 20000 2000 ，故 10 6
为紊流流动，必须对模拟计算选择合适的紊流模型。 操作：Define Models Viscous… 打开紊流模型设置对话框如图 9-2-25 所示。 （1） 在 Model 项选择 k-epsilon [2 eqn]； （k-ε 紊流模型） （2） 在 k-epsilon Model 项选择 Standard（标准的紊流模型） ； （3） 在 Nera-Wall Treatment 项选择 Standard Wall Functions（标准壁面函数） ； （4） 选择默认的模型常数（Model Constants） ； （5） 保留其它默认设置，点击 OK 按钮。
流体系统冲击问题及防治措施课件
热冲击
由于温度剧变引起的流体冲击 ，如冷热水交替流动产生的热 冲击。
流体冲击的产生
当流体的流动状态发生急剧变 化时，流体会对系统中的部件 产生冲击。
机械冲击
由于机械部件的振动、碰撞等 原因引起的流体冲击。
流体动力冲击
由于流体的流动状态改变引起 的流体冲击，如阀门突然关闭 或开启等。
流体冲击的数学模型
实验设备
实验所需的设备包括流体 管道、阀门、压力传感器 、温度传感器等。
数据采集与分析
通过采集实验数据，分析 流体冲击的大小、影响范 围以及对系统的影响。
03
防治冲击问题的技术与方 法
预防冲击的工程设计
优化管道布局
合理安排管道的空间位置，避免高低落差过大，减少流体 在管道中的速度和压力变化，从而降低冲击发生的可能性 。
案例三：高速列车空气动力学优化
总结词
高速列车的空气动力学性能对其运行安全和舒适度都有重要影响。通过优化列车外形和气动性能，可以降低空气 阻力和噪音，提高列车运行品质。
详细描述
高速列车的空气动力学优化主要包括改进列车外形、优化车头设计、减少车身扰流等措施。通过这些措施，可以 降低列车的空气阻力和噪音，提高运行的稳定性和舒适度。
案例四：航空发动机的降噪技术
总结词
航空发动机的噪音是影响飞机舒适度和环境噪音的重要因素。降噪技术是提高飞机性能和环保性的关 键。
详细描述
航空发动机的降噪技术主要包括改进发动机设计、采用声学材料、优化进气道和排气口等措施。通过 这些措施，可以降低发动机的噪音，提高飞机的舒适度和环保性。
05
结论与展望
对流体系统冲击问题的认识与总结
1 2
流体系统冲击问题的普遍性
射流形状对水垫塘底板冲击动压特性的影响
射流形状对水垫塘底板冲击动压特性的影响卢艳娜;李龙国;李乃稳;刘超;邓军【摘要】高坝工程坝身泄洪水流对下游水垫塘底板的冲击动压是水垫塘底板失稳破坏的重要因素.通过物理模型试验的方法详细分析了斜向淹没冲击射流形状(射流长度与宽度之比)对水垫塘底板的冲击动压分布特性影响,结果表明:随着射流长宽比的增加,射流入水形状由宽扁形横向扩散入水转变为窄长形纵向扩散入水,水垫塘底板上的冲击动压和脉动压强先增大后减小.同时,上游水位及下游水垫深度对冲击动压值及分布也存在较大影响,冲击动压值随上游水位增加而增大,随下游水深增加而减小.【期刊名称】《南水北调与水利科技》【年(卷),期】2014(012)006【总页数】4页(P89-92)【关键词】冲击射流;射流形状;压力特性【作者】卢艳娜;李龙国;李乃稳;刘超;邓军【作者单位】四川大学水利水电学院,成都610065;四川大学水利水电学院,成都610065;四川大学水利水电学院,成都610065;四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室,成都610065;四川大学水利水电学院,成都610065;四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室,成都610065【正文语种】中文【中图分类】TV135.2Abstract:The impact pressure on the plunge pool bottom caused by the flow discharge of high dam is a key factor to lead to the instability of the plunge pool.In this paper,the effects of the submerged jet flow shape (aspect ratio of jet flow length and width) on the impact pressure distribution in the plunge pool bottom were investigated based on the physical model tests.The results showed that with the increasing of aspect ratio,the shape of jet flow varies from the wide-flat shape with horizontal diffusion to the long-narrow shape with vertical diffusion,and the impact pressure and fluctuating pressure on the plunge pool bottom increase first and then decrease.In addition,the upstream water level and downstream water depth have great effects on the impact pressure in the plunge pool bottom,and the fluctuating pressure increases with the increasing of upstream water level but decreases with the increasing of downstream water depth.Key words:jet flow;aspect ratio;pressure characteristics处于狭窄河谷中的高坝工程，其泄洪消能是工程的关键性技术问题，主要采用坝身孔口泄洪和岸边泄洪相结合的泄洪消能方式，而通过坝身宣泄洪水是最为经济的一种泄洪消能形式[1]。
流体系统冲击问题及防治措施资料41页PPT
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
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水射流冲击平板问题分析
摘要：为了加深对水射流冲击平板问题的理解，将该问题简化为二维模型，并对此二维模型进行了理论分析和数值模拟。
理论分析采用理想流体模型，并在忽略重力条件下运用流体连续性方程、动量方程和能量方程对该问题进行了研究。
此外，采用fluent软件中的VOF模型对该问题进行数值模拟。
最后将两种方法获得的平板受力和流量分配情况进行对比，两者吻合良好。
关键词：射流冲击；理论分析；数值模拟；VOF模型
0 引言
射流，是指流体从管口、孔口、狭缝中射出，并同周围流体掺混的一股流体流动，是一种广泛存在于自然界和工业生产中的现象，如喷泉、蒸汽泵、喷气式飞机等都是射流现象的典型代表。
射流运动具有一定的能量，在工业上常利用射流冲击材料实现清洗、剥层、切割等工序，而此时材料受射流冲击力的大小以及射流流量分配为重要的参数。
本文通过理论分析与数值模拟两种方法，分别对平板所受水流冲击力以及平板上的流量分配进行了研究。
1 物理描述
本文考虑二维情况下的水射流冲击平板问题，并对其进行了分析。
二维模型如图1所示，一股速度为，体积流量为的水射流从管道入射，冲击在一倾斜角为的平板上，其后在平板上分为两股流体，体积流量分别为和，根据理论分析可得到平板所受冲击力以及平板上流量的分配情况。
2 理论计算
真实流体所具有的粘性会对理论分析带来极大的困难，简便起见，这里考虑入射流体为处于环境压力内的定常不可压缩理想流体，并忽略流体所受的重力，此时建立如图1所示的坐标系，设平板对水流的冲击力方向如图1所示。
分析：
（1）在此水射流冲击平板的二维模型中，数值模拟结果与理论计算结果可以较好吻合。
（2）由计算可知数值模拟值与理论值相接近，可知VOF方法对水射流冲击平板的二维模型有较好的模拟。
（3）在理论计算的过程中，由于不考虑摩擦（即视为理想流体）和忽略了
重力，故肯定与实际情况存在一定偏差。
（4）数值模拟结果可能存在误差，分析造成模拟值有可能存在误差的原因有：流体边界值难以预测，边界条件不一定准确，网格划分过程中存在截断误差，选用的模型中引入一些假设等。
（5）理论分析与数值模拟相比，更加简便快捷，但是计算结果较为简单，数值模拟可以获得更多的流场信息。
5 总结
在学习过程中要善于思考，把学到的知识综合运用起来。
本文将流体力学知识和计算流体知识相结合，互相验证，有利于对两种知识更进一步的理解和掌握。
各种数据显示数值模拟的结果与实际情况存在一定的误差，但对于本文所研究的二维问题而言，数值模拟与理论分析误差比较小，都可以较好的符合实际情况，大大了方便研究分析，虽然数值模拟的方法没有理论分析快捷方便，但是可以显示流线分布情况，速度矢量分布情况等大量的流场信息，便于更加全面、直观的掌握流动细节，是工程应用中一种很方便的工具。
参考资料：
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[2]陈庆光，徐忠，张永建.轴对称湍流冲击射流场的数值预测[J]. 动力工程，2002，22（06）：2015-2019.
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[4]王福军.计算流体动力学分析——CFD软件原理与应用[M].北京：清华大学出版社，2004.。