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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
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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。
5楼2014-06-19 09:11:11
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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。
2楼2014-06-18 17:33:54
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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..
Thereisnofate,butwhatwemake
3楼2014-06-19 08:22:13
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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 ]
4楼2014-06-19 08:47:49
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