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herozhu

木虫 (正式写手)

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[求助] 倾斜水射流冲击力（剪应力）计算已有1人参与

1. 射流垂直冲击时，在垂直方向可用动量定理计算冲击力（忽略飞溅及重力影响）， $F=rho*v^2*A$ ,相应的正应力即为 $rho*v^2$ 。
若先计算stagnation处压力（伯努利方程），为 $P=0.5*rho*v^2$ , 此压力乘以面积即为作用在固体表面上的力，则正应力即为此处压力。
两种计算方法差了一倍，不能理解其中原因。
在stagnation 处，速度为0，动压为0，压力全由静压造成，若将射流假定为定常，则用伯努利方程根据其他点处得速度可得到stagnation处得总压，进而计算，不知理解是否有误。

2. 射流倾斜冲击时，在垂直于固体表面的方向仍可根据动量守恒计算冲击力，为 $F=rho*v^2*cos(theta)$ ,theta角为速度与垂直方向夹角。但是此时在平行于固体表面方向（水平方向）两侧速度分布、水流厚度分度都不知道，无法用动量进行剪切力计算。事实上，有些文章中计算倾斜冲击后速度分布或hydrolic jump时，都是假定水平方向动量守恒，进而做分析。
若按照利用stagnation pressure直接乘以射流横截面积得出垂直于沿射流方向的力，再将此力沿水平及垂直方向做分解，分别认为是剪切力及压缩力，进而得出剪应力与压应力，作为材料失效的准则，是否合理？

3. 根据一些经典射流冲击论文，固液表面处的剪应力应为液体粘度乘以固体表面处速度梯度，即由于摩擦产生。这样看来上面所述分解力的方法不太合理。

被这些问题困扰了好久，希望各位不吝赐教！谢谢

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最怕的即是让爱自己的人失望

1楼 2014-05-08 07:06:19

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herozhu

木虫 (正式写手)

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引用回帖:

3楼: Originally posted by xzhyk811 at 2014-05-31 21:36:40
射流速度比较高一般都在1马赫左右，方法一的假设是有问题的，怎么可以忽略飞溅及重力影响。方法二我没看明白，你是说这个方法不可行吗？方法三是以往及当前以及往后的主流研究方式，以实验为依据得出相应的动力学公 ...

谢谢回复。
1. 忽略摩擦等损失时，射流出口速度直接由压力决定。按动量定理计算时，忽略飞溅情况下算出的数值，要小于考虑飞溅情况下，因为考虑飞溅时，一部分质量冲击后改变的方向，计算出的力会更大！此外，如果考虑飞溅，毫无规律不知何以入手？
就这个问题读了一些文献，按动量定理计算的占了一小部分，一大部分仍旧是按照伯努利方程计算出压力作为作用应力。依旧不明白相差一倍到底从何而来。
2. 这个的意思简要来说就是由压力算出想象中（工件表面可能不是与射流垂直）垂直时所产生的压力，再将力按照实际角度进行三角分解。看到一篇测射流冲击力论文，STUDY OF THE HIGH PRESSURE RINSING WATER JET INTERACTIONS，如有空可以下载一看，看方法是否可行。
3.明白三有道理，可惜没那么多时间不能做那么深入。