请教一个问题

sikao · 发表于 2003-10-27 22:26:17

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对于一个喷水的管道来说，如果管道是弯曲的，那么在弯曲的地方就会产生力，请问在这些力的作用下管道会如何变化？假设管道是绝对柔软的并且放在一个绝对光滑的平面上，管道在力的作用下可以自由活动。
我认为由于有空气的阻力，管道最终将伸直。

sillybear · 发表于 2003-10-27 23:41:13

空气的阻力太小了，我想可以不计。管子主要受水的反作用力。管道最终将伸直并向后退。

sikao · 发表于 2003-10-28 08:22:40

下面引用由sillybear在 2003/10/27 11:41pm 发表的内容：
空气的阻力太小了，我想可以不计。管子主要受水的反作用力。管道最终将伸直并向后退。

为什么还会后退呢？

polb · 发表于 2003-10-29 23:30:39

如果管子是绝对柔软的，也就是说管子不能承受力矩；那么对整个绝对柔软管子来分析最终管子出口流速方向必通过该绝对柔软管子最上游端的固定点（断面）。对部分绝对柔软管子分析也会得出类似的结论。绝对柔软管子的平衡状态应该是直的。但是实际情况管子轴线是不可能理想化的直线，材质和壁厚也不可能理想化的均匀，所以实际情况所观察到的是管子总是在直的平衡状态下摇摆。由于摩阻力，放水时管壁沿轴向应是拉伸状态。拉伸程度与水流强度有关。水阀关小时拉伸程度减小；反之加大。

sikao · 发表于 2003-10-30 10:39:48

下面引用由polb在 2003/10/29 11:30pm 发表的内容：
如果管子是绝对柔软的，也就是说管子不能承受力矩；那么对整个绝对柔软管子来分析最终管子出口流速方向必通过该绝对柔软管子最上游端的固定点（断面）。对部分绝对柔软管子分析也会得出类似的结论。绝对柔软管子 ...

那么这种管道的运动趋势是管道伸成一条直线了？

周华 · 发表于 2003-10-30 13:45:01

这个问题应该提供一个边界条件，就是管道入口处是固定在龙头上不动的，而且水是以均匀流量不断进入管道的。这样讨论比较有意义。在这种条件下，管道无疑最后会伸展成为直线形状，或者如前面朋友说的，当考虑实际厚度变化、管径变化时，管道最终在直线附近摆动。

sikao · 发表于 2003-10-30 15:07:24

下面引用由周华在 2003/10/30 01:45pm 发表的内容：
这个问题应该提供一个边界条件，就是管道入口处是固定在龙头上不动的，而且水是以均匀流量不断进入管道的。这样讨论比较有意义。在这种条件下，管道无疑最后会伸展成为直线形状，或者如前面朋友说的，当考虑实际 ...

是啊，我提的条件全。假设流量一定，管道的上游固定。
那么“管道无疑最后会伸展成为直线形状”？
如果真是如此的话，那么我们将一个直的软管人为的弯曲一个H的幅度，那么这个软管就应该在水力的作用下向伸直的方向运动，而不是永远在那里以H幅度摆动。
是的，软管是有微小的缺陷，但是这些缺陷不应该导致软管的以H幅度摆动，而只会使软管以微小的幅度摆动。
但是事实上如果进行实验的话，人们恐怕就会发现软管一直在以比较大的幅度在摆动，这又是为什么？

polb · 发表于 2003-10-30 16:21:28

哈哈~~~~~如果忽略地面摩擦、空气阻力以及由于摆动曲管内水流能量的消耗，管子的摆动幅度是会不变的，永远与你初始时刻给它的歪曲幅度相同，就像钟摆一样。实际的摆动幅度应使在一个周期内由于摆动曲管内水流能量减小与地面空气消耗能量相平衡。直线状态是上述三者都等于零的理想化平衡状态。绝对理想化的平衡在实际中是不存在的，都是处于动态平衡状态。就像骑自行车一样。

周华 · 发表于 2003-10-30 18:25:51

sikao：你原来问题中说的管子是“绝对柔软”的，所以建议你用薄食品袋做的管道做试验，看偏离一个角度后，是否能在原地反复振荡，是不是最终变成接近直线形状？

polb · 发表于 2003-10-30 21:41:41

哈哈~~~~~~~~~关于这问题，经常用软管浇地的农夫和浇花的花匠以及向洗衣机充水的家庭主妇（男）最有发言权，他们经常主动地或被动地做这样的试验。

sikao · 发表于 2003-10-31 11:11:50

下面引用由周华在 2003/10/30 06:25pm 发表的内容：
sikao：你原来问题中说的管子是“绝对柔软”的，所以建议你用薄食品袋做的管道做试验，看偏离一个角度后，是否能在原地反复振荡，是不是最终变成接近直线形状？

只能思想上的思考，难以实践。

周华 · 发表于 2003-10-31 22:16:28

这个试验又不难，出去买东西的塑料袋也可以，套在水龙头上，然后放水，看它是不是能象你说的那样振荡就行了。绝对不会“难以实践”的。

sikao · 发表于 2003-11-11 10:14:38

下面引用由周华在 2003/10/31 10:16pm 发表的内容：
这个试验又不难，出去买东西的塑料袋也可以，套在水龙头上，然后放水，看它是不是能象你说的那样振荡就行了。绝对不会“难以实践”的。

呵呵，你说的太不严密了。

shepherd · 发表于 2003-11-11 21:40:55

如果管长无限，那么管子最终将静止，形状任意。只要地面作用在管外的摩擦力足以平衡进出口的压差力。假定管界面积为A，单位管长与地面接触面积f，地面与管间的静摩擦系数为k，进出口压差dp，则可以确定管子弯曲部分长度为：L＝dp*A/f/k。

sikao · 发表于 2003-11-13 08:27:57

下面引用由shepherd在 2003/11/11 09:40pm 发表的内容：
如果管长无限，那么管子最终将静止，形状任意。只要地面作用在管外的摩擦力足以平衡进出口的压差力。假定管界面积为A，单位管长与地面接触面积f，地面与管间的静摩擦系数为k，进出口压差dp，则可以确定管子弯曲　...

出口压差是如何来的？为什么会有这个出口压差？

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