流水壓力

《土木工程名詞》第一版。 2100433B

2003年，經(jīng)全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)審定發(fā)布。

流水參數(shù):在組織擬建工程項(xiàng)目流水施工時(shí)，用以表達(dá)流水施工在工藝流程、空間布置和時(shí)間排列等方面開展?fàn)顟B(tài)的參數(shù)， 稱為流水參數(shù) 。

潛艇流水孔是指開設(shè)在潛艇非耐壓非水密結(jié)構(gòu)上，用于潛艇上浮下潛時(shí)供液體自由進(jìn)出的開口。由于流體流經(jīng)流水孔時(shí)，流場中的非定常性會(huì)產(chǎn)生各種尺度的旋渦及湍流引發(fā)的脈動(dòng)，作用于艇體外表面導(dǎo)致壓力波動(dòng)，破壞表面湍流附面層內(nèi)的流動(dòng)進(jìn)而形成流噪聲，其對(duì)潛艇航行隱身性能產(chǎn)生一定的影響，降低了潛艇的隱蔽性，威脅潛艇的生存。中國船舶科學(xué)研究中心張楠 沈泓萃等針對(duì)潛艇流水孔結(jié)構(gòu)精確仿真了流水孔的內(nèi)外流場特性。上海交通大學(xué)付慧萍 等人采用美國國防高等研究計(jì)劃署DARPA 的潛艇模型SUBOFF 作為研究對(duì)象，研究了大渦仿真方法在潛艇流動(dòng)噪聲數(shù)值計(jì)算中的作用。張楠等人的研究結(jié)果側(cè)重于單一形式流水孔內(nèi)外流動(dòng)特性的差異，而沒有探討多流水孔工況下特性。付慧萍等人的結(jié)論為潛艇流噪聲的研究提供了很好的預(yù)報(bào)方法，但是其研究重點(diǎn)側(cè)重于潛艇外流場繞流特性，而對(duì)于內(nèi)外流場之間流體交換問題卻沒有涉及。

本文基于Fluent 軟件平臺(tái)，利用大渦仿真技術(shù)計(jì)算潛艇流噪聲的優(yōu)勢，對(duì)潛艇流水孔三維結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行數(shù)值仿真，準(zhǔn)確仿真了流水孔內(nèi)外流場交換問題，通過對(duì)流水孔的數(shù)量、形狀，尺寸以及流動(dòng)速度做變工況處理，分析了流水孔參數(shù)改變對(duì)潛艇流噪聲水平的影響，獲得了一定的流水孔流噪聲特性規(guī)律。

自流水的名稱是從法國的Aptya省得來的。過去認(rèn)為自流水與向斜層狀構(gòu)造有關(guān)，這種構(gòu)造與巴黎盆地構(gòu)造相似、事實(shí)上，自流水形成的條件可能是各式各樣的。常?？梢栽趽锨鸂罨蛘卟粚?duì)稱單斜的巖層中發(fā)現(xiàn)自流水。在很多地區(qū)自流水都是存在于復(fù)雜的裂隙和斷裂系統(tǒng)中。所有這一切都說明，要得到關(guān)于自流水產(chǎn)狀條件的正確觀念，必須詳細(xì)研究當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)構(gòu)造和地質(zhì)史。

自流水的壓力是由于巖層的彎曲產(chǎn)生的，水在含水層中像在導(dǎo)管里一樣，在具有壓力情況下液柱力圖使它們的液面相互平衡。有些地方的地下水?dāng)D在兩個(gè)不透水層之間，形似狹長的獨(dú)木船。水往上往下都沒有出路，也不能向外流走，這里的水從兩頭源源不斷地滲透下來，形成強(qiáng)大的擠動(dòng)壓力，水緊緊地頂托著上面的不透水層。如果這種地下水露出的位置與地表接連成一線，那么，地表就造成水位上升的現(xiàn)象。如果地表低于這個(gè)水位，地表里的巖層若有裂隙，便形成強(qiáng)大的噴泉，或從鉆井中流走。有些地方的承壓水在含水層的一端進(jìn)，另一端出，水在進(jìn)入這一段之前是自由自在的，但是進(jìn)了這一段后便成了自流水，水流出這一段以后，又不受約束了，恢復(fù)了它的自由。

自流水和潛水埋藏不同的地方：不僅在自流水的下面是一個(gè)隔水層，而且在自流水的上面也存在著一個(gè)完整的隔水層。在這兩個(gè)隔水層之間的整個(gè)透水層中，就充滿了自流水。下部的不透水層稱底板，上部的不透水層叫頂板。頂板至底板的垂直距離為含水層的厚度。由承壓水位至含水層頂板的距離稱為水頭。

因?yàn)樽粤魉浅袎旱?，打井時(shí)遇到了自流水，井中水位會(huì)有上升的現(xiàn)象，并要到一定的高度才會(huì)停止，該水位就稱承壓水位。在情況適合時(shí)，水位甚至?xí)叱龅孛妫纬删淖試姮F(xiàn)象。一般來說，地面以下從第二層水往下的深層水都是自流水。自流水因?yàn)橛懈羲畬雍偷孛娓糁虼怂鼘?duì)氣候的反應(yīng)不及潛水，一年中水位等的變化也較小。自流水是很好的供水源泉，它有上部隔水層擋著，不及潛水容易受污染，動(dòng)態(tài)的變化也較小，特別是當(dāng)承壓水位高出地面時(shí)，打井后井里的水就會(huì)自動(dòng)流出地面。這對(duì)取水、灌溉的意義很大。另外在礦坑里，基本能夠遇到深部的自流水，因此自流水是具有很大的實(shí)際意義的。