卡森液體圓管螺旋流流動(dòng)規(guī)律研究

《卡森液體圓管螺旋流流動(dòng)規(guī)律研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。

1、‘第卷第期大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)年月卡森液體圓管螺旋流流動(dòng)規(guī)律研究,二張‘景富開發(fā)系。。摘要依據(jù)非牛頓流體力學(xué)原理推得了卡森濃體討圓管層流螺旋流、、““沐場(chǎng)中的視粘度函數(shù)速度分布函數(shù)建立了流量壓降的解析方程式運(yùn)用的穩(wěn)定性理,。二的表論給出了判別卡森液體圓管螺旋流流動(dòng)狀態(tài)的穩(wěn)定性參數(shù)及其最大值達(dá)丸通過(guò)。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所得的理論結(jié)果一幾關(guān)鍵詞卡森液體,層流螺旋流穩(wěn)定性參數(shù)一·,分類號(hào)該’‘一丫藺言一一,鉆井液在鉆柱內(nèi)外的流動(dòng)問(wèn)題是鉆井水力學(xué)的一個(gè)重要課題并具有一般韭牛頓流?！啊?體力學(xué)的意義近年來(lái)‘隨著螺旋流這一術(shù)語(yǔ)的提出相繼有許多學(xué)者引用來(lái)研究鉆,,井液在

2、環(huán)形空間中的流動(dòng)規(guī)律但前人所得的公式中多含有待定項(xiàng)影響了理論結(jié)果的·。、、’“’,應(yīng)用直到年后張海橋崔海清及劉希圣翟應(yīng)虎等對(duì)冪律及賓漢液體的,、環(huán)空螺旋流流動(dòng)規(guī)律做了較嚴(yán)格的理論推導(dǎo)得到了壓降函數(shù)穩(wěn)定性參數(shù)的解析表達(dá)“〕。式本文則是依據(jù)螺旋流場(chǎng)理論推導(dǎo)了常用于描述鉆井液流變性能的另一種非牛頓·圓管內(nèi)的螺旋流動(dòng)規(guī)律,流變模式一卡森液體在鉆柱并在自行役計(jì)的直管螺旋流實(shí)。驗(yàn)架上對(duì)理論公式進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證圓管層流螺旋流流場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)微分方程、設(shè)純粘無(wú)彈不可壓縮的非牛頓液體在垂直放置的無(wú)限一、。長(zhǎng)圓管丙做穩(wěn)定的等溫層流螺旋流運(yùn)動(dòng)圖圓管半,以等角速度,徑為甜繞中

3、心軸線旋轉(zhuǎn)作用在液體上的壓’,一,。,力梯度為平行于圓管軸線則圖示的柱坐標(biāo)系中考慮、。,二。二。的流動(dòng)是關(guān)于軸對(duì)稱的那么、式中。分別為距中心軸線為的流體質(zhì)點(diǎn)圖圓管螺旋流場(chǎng)示意圖。的角速度和軸向速度非彈性流體的本構(gòu)方程適合于我們所討論的純粘無(wú)彈流體‘刀兀,式中為偏應(yīng)力張量,刀為視粘度函數(shù)為一階一張量‘,,由非牛頓流體力學(xué)及張量分析針對(duì)我們所討論的螺旋流場(chǎng)的協(xié)變物理分量收稿日期一一審稿人陳家瑯?1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http:

4、//www.cnki.net張·富卡森液體圓管螺旋流流動(dòng)規(guī)律研究景名于是、交十卜﹄盯擊、了一一一。幣丁于廠即衛(wèi),,根據(jù)流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)微分方程在柱坐標(biāo)系下的分量方程考慮流動(dòng)時(shí)只受重力作用、、‘,。,、《,,注意為的函數(shù)為的函數(shù)則得到如下簡(jiǎn)化方程口一、·獷。一加而一一口下日,。、‘,‘,、‘、,、’一晌一言下獷十二一一乙。由式積分得—‘,。,厄一勺下由·一式一口。,‘,、口、’‘價(jià)一一氣一瓦矛取,一。、器一,,即是我們要討論的壓力梯度可以證明是常數(shù)用常數(shù)孿易法不難得其通解、,一二廠獷藝獷、。其中為積分常數(shù),,〕上,《,。、‘,,‘,。,對(duì)于給定的圓管

5、在任〔應(yīng)為有界函數(shù)即。,,,、,,二。所以若使、時(shí)式仍有意義只有,于是結(jié)合偏應(yīng)力分量式可以得到圓管層流螺旋流流場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)方程山’了丁羅·“獷幾‘、嘆少一互萬(wàn)叮?1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net竺大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)第卷年第期卡森液體本構(gòu)方程及流動(dòng)結(jié)構(gòu),·‘’由非牛頓流體力學(xué)原理卡森液體本構(gòu)方程如下,一〔,“‘‘,‘’’“〕專李此“于此‘“,·“,式中為卡森屈服應(yīng)力刀為極限粘度為的第二不變量于孟了,,從

6、卡森液體的本構(gòu)方程不難看出卡森液體是具有屈服應(yīng)力的一類流體只有當(dāng)剪,。,切力超過(guò)一定值后其內(nèi)部流體才發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)因此其流動(dòng)結(jié)構(gòu)可以分成兩部分、。①粘性流動(dòng)速梯區(qū)②固體流動(dòng)流核區(qū)一現(xiàn)以屈服條件做為卡森液體的屈服條件·彩,合代一、、、,,由曲式考慮所取壓力梯度為負(fù)值廁可得卡森液體的流核半徑,。一、’爭(zhēng)流量、壓異奮式。,,由于卡森液體層湯運(yùn)動(dòng)時(shí)其流動(dòng)結(jié)構(gòu)中存在流核區(qū)與速梯區(qū)而流核區(qū)內(nèi)部流體。,,、,。,二質(zhì)點(diǎn)間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)因此在其流核內(nèi)部視粘度速度均為不變量即奈齋。。、。,。因而我們所討論的視粘度速度分布函數(shù)只限于區(qū)間即在速梯區(qū),了獷。、。內(nèi)進(jìn)行然后將

7、代入到所得函數(shù)式中,求得流核處的視粘度速度值從卡森液體本構(gòu)方程得其視粘度函數(shù)表達(dá)式,,一’,‘,言勺‘’其中。飛片戶韻韻獷、將式代入得一即二一一。、—了一了一子下獷飛「【工】叮,、。二特殊地對(duì)于牛頓液體方拼有刀產(chǎn),對(duì)于所討論的螺旋流場(chǎng)其邊界條件。,二,甜、、肉式得卡森液體圓管流螺旋流流場(chǎng)中的周向速度和袖向速度分別為?1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net一報(bào)景富卡森液體面管螺旋流流動(dòng)規(guī)律研完奮,含必招

8、,,一十,,一一一及’、一叮呈氣昏一改一白經(jīng)耳示廣,的一今刀。‘了。獷續(xù)合成速度為二。十斌·一七。一于戶一補(bǔ)咖吟尸樸曬氣喻一令獷。蕊’念一“,,根據(jù)前