资源描述：
《卡森液体圆管螺旋流流动规律研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、‘第卷第期大庆石油学院学报年月卡森液体圆管螺旋流流动规律研究,二张‘景富开发系。。摘要依据非牛顿流体力学原理推得了卡森浓体讨圆管层流螺旋流、、““沐场中的视粘度函数速度分布函数建立了流量压降的解析方程式运用的稳定性理,。二的表论给出了判别卡森液体圆管螺旋流流动状态的稳定性参数及其最大值达丸通过。实验验证了所得的理论结果一几关键词卡森液体,层流螺旋流稳定性参数一·,分类号该’‘一丫蔺言一一,钻井液在钻柱内外的流动问题是钻井水力学的一个重要课题并具有一般韭牛顿流。“”,体力学的意义近年来‘随着螺旋流这一术语的提出相继有许多学者引用来研究钻,,井液在
2、环形空间中的流动规律但前人所得的公式中多含有待定项影响了理论结果的·。、、’“’,应用直到年后张海桥崔海清及刘希圣翟应虎等对幂律及宾汉液体的,、环空螺旋流流动规律做了较严格的理论推导得到了压降函数稳定性参数的解析表达“〕。式本文则是依据螺旋流场理论推导了常用于描述钻井液流变性能的另一种非牛顿·圆管内的螺旋流动规律,流变模式一卡森液体在钻柱并在自行役计的直管螺旋流实。验架上对理论公式进行了实验验证圆管层流螺旋流流场的运动微分方程、设纯粘无弹不可压缩的非牛顿液体在垂直放置的无限一、。长圆管丙做稳定的等温层流螺旋流运动图圆管半,以等角速度,径为甜绕中
3、心轴线旋转作用在液体上的压’,一,。,力梯度为平行于圆管轴线则图示的柱坐标系中考虑、。,二。二。的流动是关于轴对称的那么、式中。分别为距中心轴线为的流体质点图圆管螺旋流场示意图。的角速度和轴向速度非弹性流体的本构方程适合于我们所讨论的纯粘无弹流体‘刀兀,式中为偏应力张量,刀为视粘度函数为一阶一张量‘,,由非牛顿流体力学及张量分析针对我们所讨论的螺旋流场的协变物理分量收稿日期一一审稿人陈家琅©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http:
4、//www.cnki.net张·富卡森液体圆管螺旋流流动规律研究景名于是、交十卜﹄盯击、了一一一。币丁于厂即卫,,根据流体质点运动微分方程在柱坐标系下的分量方程考虑流动时只受重力作用、、‘,。,、《,,注意为的函数为的函数则得到如下简化方程口一、·犷。一加而一一口下日,。、‘,‘,、‘、,、’一晌一言下犷十二一一乙。由式积分得—‘,。,厄一勺下由·一式一口。,‘,、口、’‘价一一气一瓦矛取,一。、器一,,即是我们要讨论的压力梯度可以证明是常数用常数孪易法不难得其通解、,一二厂犷艺犷、。其中为积分常数,,〕上,《,。、‘,,‘,。,对于给定的圆管
5、在任〔应为有界函数即。,,,、,,二。所以若使、时式仍有意义只有,于是结合偏应力分量式可以得到圆管层流螺旋流流场的运动方程山’了丁罗·“犷几‘、叹少一互万叮©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net竺大庆石油学院学报第卷年第期卡森液体本构方程及流动结构,·‘’由非牛顿流体力学原理卡森液体本构方程如下,一〔,“‘‘,‘’’“〕专李此“于此‘“,·“,式中为卡森屈服应力刀为极限粘度为的第二不变量于孟了,,从
6、卡森液体的本构方程不难看出卡森液体是具有屈服应力的一类流体只有当剪,。,切力超过一定值后其内部流体才发生相对运动因此其流动结构可以分成两部分、。①粘性流动速梯区②固体流动流核区一现以屈服条件做为卡森液体的屈服条件·彩,合代一、、、,,由曲式考虑所取压力梯度为负值厕可得卡森液体的流核半径,。一、’争流量、压异奋式。,,由于卡森液体层汤运动时其流动结构中存在流核区与速梯区而流核区内部流体。,,、,。,二质点间无相对运动因此在其流核内部视粘度速度均为不变量即奈斋。。、。,。因而我们所讨论的视粘度速度分布函数只限于区间即在速梯区,了犷。、。内进行然后将
7、代入到所得函数式中,求得流核处的视粘度速度值从卡森液体本构方程得其视粘度函数表达式,,一’,‘,言勺‘’其中。飞片户韵韵犷、将式代入得一即二一一。、—了一了一子下犷飞「【工】叮,、。二特殊地对于牛顿液体方拼有刀产,对于所讨论的螺旋流场其边界条件。,二,甜、、肉式得卡森液体圆管流螺旋流流场中的周向速度和袖向速度分别为©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net一报景富卡森液体面管螺旋流流动规律研完奋,含必招
8、,,一十,,一一一及’、一叮呈气昏一改一白经耳示广,的一今刀。‘了。犷续合成速度为二。十斌·一七。一于户一补咖吟尸朴晒气喻一令犷。蕊’念一“,,根据前
