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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 专业学科区 » 机械 » 流体机械 » 有关流体冲击力计算
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clw571

金虫 (小有名气)

[求助] 有关流体冲击力计算 已有3人参与

各位，小弟最近遇到一个问题，由于本身没学过流体力学，现想向大家请教一下：
简单来说，有一口1000m深的垂直井，我有一个直径10cm的空心圆柱体，长5m，其自重9kg（88.2N），浮力为10kg（98N），我采用开泵将这个物体冲到井底的方法，假设泵排量恒定，介质为清水。
现在我的问题是，需要多长时间这个物体才能到井底？
您不用费力帮我计算，只需告诉我有关公式（泵排量与到井底时间的关系），或麻烦您指点我一下应该去流体力学中的哪部分（例如沿程阻力？）查找相关资料就行。
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Thereisnofate,butwhatwemake
1楼 2014-06-18 11:51:44
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clw571

金虫 (小有名气)
引用回帖:
2楼: Originally posted by ctgu_zheng at 2014-06-18 17:33:54
我理解没错的话 你这个问题不复杂

运用的公式就是F=ma ；难点就是确定各种力的大小；
浮力随着水的深度是不变的，
只要知道你的开泵能给物体提供多大的推力，或者加速度；
再考虑水的粘性阻力（相对于固体中的 ...

您的意思我明白，我也这样试过，但是有一个问题：
水的粘性阻尼是会随着物体速度增大而变化的，这就导致物体不是匀加速运动，我现在关键被卡就卡在我不知道水阻力大小与速度变化的计算公式..
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Thereisnofate,butwhatwemake
3楼2014-06-19 08:22:13
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ctgu_zheng

专家顾问 (著名写手)

【答案】应助回帖

感谢参与，应助指数 +1
我理解没错的话 你这个问题不复杂

运用的公式就是F=ma ；难点就是确定各种力的大小；
浮力随着水的深度是不变的，
只要知道你的开泵能给物体提供多大的推力，或者加速度；
再考虑水的粘性阻力（相对于固体中的摩擦力），清水的话，粘性阻力应该也不大；这个力的计算可以参考 牛顿流体的粘性公式；这个力的估算会有一定的误差。

知道这些力后，求出物体运动的加速度，根据行程就可以确定时间了。高中的物理基本够用了。
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2楼2014-06-18 17:33:54
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arising2010

铜虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

感谢参与，应助指数 +1
我不清楚的是怎么用泵把球冲到水底，就算水流再大，直接往水里喷，那也要不了多深就对球没什么作用力了

如果基本的物理过程都不大可能实现，那计算就没什么意义了

你担心的东西不是什么问题。
球体相对流体运动的阻力有经验公式，精度尚可
对球列一个牛顿第二定律的方程，就能得到其运动规律，并不难求解

不过解决的前提还是物理上要现实可行

[ 发自手机版 http://muchong.com/3g ]
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4楼2014-06-19 08:47:49
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ctgu_zheng

专家顾问 (著名写手)
引用回帖:
3楼: Originally posted by clw571 at 2014-06-19 08:22:13
您的意思我明白，我也这样试过，但是有一个问题：
水的粘性阻尼是会随着物体速度增大而变化的，这就导致物体不是匀加速运动，我现在关键被卡就卡在我不知道水阻力大小与速度变化的计算公式.....

可以做一定的简化。这个力如果相对浮力，推力等小很多的情况下，将速度简化为匀速计算阻力也可以的
阻力的计算公式已经说了 是牛顿流体粘度公式  
这个公式本身是微分方程形式的，一般可以简化，简化后，阻力：正比于速度和粘度， 物体表面积； 反比与物体与流体边界的距离。
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5楼2014-06-19 09:11:11
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