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渗流力学研究毕业论文

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渗流力学研究毕业论文

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流体力学fluid mechanics主要研究在各种力的作用下,流体本身的状态,以及流体和固体壁面、流体和流体间、流体与其他运动形态之间的相互作用的力学分支。流体力学是力学的一个分支,它主要研究流体本身的静止状态和运动状态,以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动的规律。流体力学中研究得最多的流体是水和空气。它的主要基础是牛顿运动定律和质量守恒定律,常常还要用到热力学知识,有时还用到宏观电动力学的基本定律、本构方程和物理学、化学的基础知识。1738年伯努利出版他的专著时,首先采用了水动力学这个名词并作为书名;1880年前后出现了空气动力学这个名词;1935年以后,人们概括了这两方面的知识,建立了统一的体系,统称为流体力学。除水和空气以外,流体还指作为汽轮机工作介质的水蒸气、润滑油、地下石油、含泥沙的江水、血液、超高压作用下的金属和燃烧后产生成分复杂的气体、高温条件下的等离子体等等。气象、水利的研究,船舶、飞行器、叶轮机械和核电站的设计及其运行,可燃气体或炸药的爆炸,以及天体物理的若干问题等等,都广泛地用到流体力学知识。许多现代科学技术所关心的问题既受流体力学的指导,同时也促进了它不断地发展。1950年后,电子计算机的发展又给予流体力学以极大的推动。流体力学的发展简史流体力学是在人类同自然界作斗争和在生产实践中逐步发展起来的。古时中国有大禹治水疏通江河的传说;秦朝李冰父子带领劳动人民修建的都江堰,至今还在发挥着作用;大约与此同时,古罗马人建成了大规模的供水管道系统等等。对流体力学学科的形成作出第一个贡献的是古希腊的阿基米德,他建立了包括物理浮力定律和浮体稳定性在内的液体平衡理论,奠定了流体静力学的基础。此后千余年间,流体力学没有重大发展。直到15世纪,意大利达·芬奇的著作才谈到水波、管流、水力机械、鸟的飞翔原理等问题;17世纪,帕斯卡阐明了静止流体中压力的概念。但流体力学尤其是流体动力学作为一门严密的科学,却是随着经典力学建立了速度、加速度,力、流场等概念,以及质量、动量、能量三个守恒定律的奠定之后才逐步形成的。17世纪,力学奠基人牛顿研究了在流体中运动的物体所受到的阻力,得到阻力与流体密度、物体迎流截面积以及运动速度的平方成正比的关系。他针对粘性流体运动时的内摩擦力也提出了牛顿粘性定律。但是,牛顿还没有建立起流体动力学的理论基础,他提出的许多力学模型和结论同实际情形还有较大的差别。之后,法国皮托发明了测量流速的皮托管;达朗贝尔对运河中船只的阻力进行了许多实验工作,证实了阻力同物体运动速度之间的平方关系;瑞士的欧拉采用了连续介质的概念,把静力学中压力的概念推广到运动流体中,建立了欧拉方程,正确地用微分方程组描述了无粘流体的运动;伯努利从经典力学的能量守恒出发,研究供水管道中水的流动,精心地安排了实验并加以分析,得到了流体定常运动下的流速、压力、管道高程之间的关系——伯努利方程。欧拉方程和伯努利方程的建立,是流体动力学作为一个分支学科建立的标志,从此开始了用微分方程和实验测量进行流体运动定量研究的阶段。从18世纪起,位势流理论有了很大进展,在水波、潮汐、涡旋运动、声学等方面都阐明了很多规律。法国拉格朗日对于无旋运动,德国赫尔姆霍兹对于涡旋运动作了不少研究……。在上述的研究中,流体的粘性并不起重要作用,即所考虑的是无粘流体。这种理论当然阐明不了流体中粘性的效应。19世纪,工程师们为了解决许多工程问题,尤其是要解决带有粘性影响的问题。于是他们部分地运用流体力学,部分地采用归纳实验结果的半经验公式进行研究,这就形成了水力学,至今它仍与流体力学并行地发展。1822年,纳维建立了粘性流体的基本运动方程;1845年,斯托克斯又以更合理的基础导出了这个方程,并将其所涉及的宏观力学基本概念论证得令人信服。这组方程就是沿用至今的纳维-斯托克斯方程(简称N-S方程),它是流体动力学的理论基础。上面说到的欧拉方程正是N-S方程在粘度为零时的特例。普朗特学派从1904年到1921年逐步将N-S方程作了简化,从推理、数学论证和实验测量等各个角度,建立了边界层理论,能实际计算简单情形下,边界层内流动状态和流体同固体间的粘性力。同时普朗克又提出了许多新概念,并广泛地应用到飞机和汽轮机的设计中去。这一理论既明确了理想流体的适用范围,又能计算物体运动时遇到的摩擦阻力。使上述两种情况得到了统一。20世纪初,飞机的出现极大地促进了空气动力学的发展。航空事业的发展,期望能够揭示飞行器周围的压力分布、飞行器的受力状况和阻力等问题,这就促进了流体力学在实验和理论分析方面的发展。20世纪初,以儒科夫斯基、恰普雷金、普朗克等为代表的科学家,开创了以无粘不可压缩流体位势流理论为基础的机翼理论,阐明了机翼怎样会受到举力,从而空气能把很重的飞机托上天空。机翼理论的正确性,使人们重新认识无粘流体的理论,肯定了它指导工程设计的重大意义。机翼理论和边界层理论的建立和发展是流体力学的一次重大进展,它使无粘流体理论同粘性流体的边界层理论很好地结合起来。随着汽轮机的完善和飞机飞行速度提高到每秒50米以上,又迅速扩展了从19世纪就开始的,对空气密度变化效应的实验和理论研究,为高速飞行提供了理论指导。20世纪40年代以后,由于喷气推进和火箭技术的应用,飞行器速度超过声速,进而实现了航天飞行,使气体高速流动的研究进展迅速,形成了气体动力学、物理-化学流体动力学等分支学科。以这些理论为基础,20世纪40年代,关于炸药或天然气等介质中发生的爆轰波又形成了新的理论,为研究原子弹、炸药等起爆后,激波在空气或水中的传播,发展了爆炸波理论。此后,流体力学又发展了许多分支,如高超声速空气动力学、超音速空气动力学、稀薄空气动力学、电磁流体力学、计算流体力学、两相(气液或气固)流等等。这些巨大进展是和采用各种数学分析方法和建立大型、精密的实验设备和仪器等研究手段分不开的。从50年代起,电子计算机不断完善,使原来用分析方法难以进行研究的课题,可以用数值计算方法来进行,出现了计算流体力学这一新的分支学科。与此同时,由于民用和军用生产的需要,液体动力学等学科也有很大进展。20世纪60年代,根据结构力学和固体力学的需要,出现了计算弹性力学问题的有限元法。经过十多年的发展,有限元分析这项新的计算方法又开始在流体力学中应用,尤其是在低速流和流体边界形状甚为复杂问题中,优越性更加显著。近年来又开始了用有限元方法研究高速流的问题,也出现了有限元方法和差分方法的互相渗透和融合。从20世纪60年代起,流体力学开始了流体力学和其他学科的互相交叉渗透,形成新的交叉学科或边缘学科,如物理-化学流体动力学、磁流体力学等;原来基本上只是定性地描述的问题,逐步得到定量的研究,生物流变学就是一个例子。流体力学的研究内容流体是气体和液体的总称。在人们的生活和生产活动中随时随地都可遇到流体,所以流体力学是与人类日常生活和生产事业密切相关的。大气和水是最常见的两种流体,大气包围着整个地球,地球表面的70%是水面。大气运动、海水运动(包括波浪、潮汐、中尺度涡旋、环流等)乃至地球深处熔浆的流动都是流体力学的研究内容。20世纪初,世界上第一架飞机出现以后,飞机和其他各种飞行器得到迅速发展。20世纪50年代开始的航天飞行,使人类的活动范围扩展到其他星球和银河系。航空航天事业的蓬勃发展是同流体力学的分支学科——空气动力学和气体动力学的发展紧密相连的。这些学科是流体力学中最活跃、最富有成果的领域。石油和天然气的开采,地下水的开发利用,要求人们了解流体在多孔或缝隙介质中的运动,这是流体力学分支之一——渗流力学研究的主要对象。渗流力学还涉及土壤盐碱化的防治,化工中的浓缩、分离和多孔过滤,燃烧室的冷却等技术问题。燃烧离不开气体,这是有化学反应和热能变化的流体力学问题,是物理-化学流体动力学的内容之一。爆炸是猛烈的瞬间能量变化和传递过程,涉及气体动力学,从而形成了爆炸力学。沙漠迁移、河流泥沙运动、管道中煤粉输送、化工中气体催化剂的运动等,都涉及流体中带有固体颗粒或液体中带有气泡等问题,这类问题是多相流体力学研究的范围。等离子体是自由电子、带等量正电荷的离子以及中性粒子的集合体。等离子体在磁场作用下有特殊的运动规律。研究等离子体的运动规律的学科称为等离子体动力学和电磁流体力学,它们在受控热核反应、磁流体发电、宇宙气体运动等方面有广泛的应用。风对建筑物、桥梁、电缆等的作用使它们承受载荷和激发振动;废气和废水的排放造成环境污染;河床冲刷迁移和海岸遭受侵蚀;研究这些流体本身的运动及其同人类、动植物间的相互作用的学科称为环境流体力学 (其中包括环境空气动力学、建筑空气动力学)。这是一门涉及经典流体力学、气象学、海洋学和水力学、结构动力学等的新兴边缘学科。生物流变学研究人体或其他动植物中有关的流体力学问题,例如血液在血管中的流动,心、肺、肾中的生理流体运动和植物中营养液的输送。此外,还研究鸟类在空中的飞翔,动物在水中的游动,等等。因此,流体力学既包含自然科学的基础理论,又涉及工程技术科学方面的应用。此外,如从流体作用力的角度,则可分为流体静力学、流体运动学和流体动力学;从对不同“力学模型”的研究来分,则有理想流体动力学、粘性流体动力学、不可压缩流体动力学、可压缩流体动力学和非牛顿流体力学等。流体力学的研究分支纳维-斯托克斯方程(Navier-Stokes equations),以克劳德-路易·纳维(Claude-Louis Navier)和乔治·盖伯利尔·斯托克斯命名,是一组描述象液体和空气这样的流体物质的方程。这些方程建立了流体的粒子动量的改变率(加速度)和作用在液体内部的压力的变化和耗散粘滞力(类似于摩擦力)以及重力之间的关系。这些粘滞力产生于分子的相互作用,能告诉我们液体有多粘。这样,纳维-斯托克斯方程描述作用于液体任意给定区域的力的动态平衡。他们是最有用的一组方程之一,因为它们描述了大量对学术和经济有用的现象的物理过程。它们可以用于建模天气,洋流,管道中的水流,星系中恒星的运动,翼型周围的气流。它们也可以用于飞行器和车辆的设计,血液循环的研究,电站的设计,污染效应的分析,等等。纳维-斯托克斯方程依赖微分方程来描述流体的运动。这些方程,和代数方程不同,不寻求建立所研究的变量(譬如速度和压力)的关系,而是建立这些量的变化率或通量之间的关系。用数学术语来讲,这些变化率对应于变量的导数。这样,最简单情况的0粘滞度的理想流体的纳维-斯托克斯方程表明加速度(速度的导数,或者说变化率)是和内部压力的导数成正比的。这表示对于给定的物理问题的纳维-斯托克斯方程的解必须用微积分的帮助才能取得。实用上,只有最简单的情况才能用这种方法解答,而它们的确切答案是已知的。这些情况通常设计稳定态(流场不随时间变化)的非湍流,其中流体的粘滞系数很大或者其速度很小(小的雷诺数)。对于更复杂的情形,例如厄尔尼诺这样的全球性气象系统或机翼的升力,纳维-斯托克斯方程的解必须借助计算机。这本身是一个科学领域,称为计算流体力学。(1)基本假设在解释纳维-斯托克斯方程的细节之前,首先,必须对流体作几个假设。第一个是流体是连续的。这强调它不包含形成内部的空隙,例如,溶解的气体的气泡,而且它不包含雾状粒子的聚合。另一个必要的假设是所有涉及到的场,全部是可微的,例如压强,速度,密度,温度,等等。该方程从质量,动量,和能量的守恒的基本原理导出。对此,有时必须考虑一个有限的任意体积,称为控制体积,在其上这些原理很容易应用。该有限体积记为Ω,而其表面记为ƏΩ。该控制体积可以在空间中固定,也可能随着流体运动。这会导致一些特殊的结果,我们将在下节看到。流体力学的研究方法进行流体力学的研究可以分为现场观测、实验室模拟、理论分析、数值计算四个方面:现场观测是对自然界固有的流动现象或已有工程的全尺寸流动现象,利用各种仪器进行系统观测,从而总结出流体运动的规律,并借以预测流动现象的演变。过去对天气的观测和预报,基本上就是这样进行的。不过现场流动现象的发生往往不能控制,发生条件几乎不可能完全重复出现,影响到对流动现象和规律的研究;现场观测还要花费大量物力、财力和人力。因此,人们建立实验室,使这些现象能在可以控制的条件下出现,以便于观察和研究。同物理学、化学等学科一样,流体力学离不开实验,尤其是对新的流体运动现象的研究。实验能显示运动特点及其主要趋势,有助于形成概念,检验理论的正确性。二百年来流体力学发展史中每一项重大进展都离不开实验。模型实验在流体力学中占有重要地位。这里所说的模型是指根据理论指导,把研究对象的尺度改变(放大或缩小)以便能安排实验。有些流动现象难于靠理论计算解决,有的则不可能做原型实验(成本太高或规模太大)。这时,根据模型实验所得的数据可以用像换算单位制那样的简单算法求出原型的数据。现场观测常常是对已有事物、已有工程的观测,而实验室模拟却可以对还没有出现的事物、没有发生的现象(如待设计的工程、机械等)进行观察,使之得到改进。因此,实验室模拟是研究流体力学的重要方法。理论分析是根据流体运动的普遍规律如质量守恒、动量守恒、能量守恒等,利用数学分析的手段,研究流体的运动,解释已知的现象,预测可能发生的结果。理论分析的步骤大致如下:首先是建立“力学模型”,即针对实际流体的力学问题,分析其中的各种矛盾并抓住主要方面,对问题进行简化而建立反映问题本质的“力学模型”。流体力学中最常用的基本模型有:连续介质、牛顿流体、不可压缩流体、理想流体、平面流动等。其次是针对流体运动的特点,用数学语言将质量守恒、动量守恒、能量守恒等定律表达出来,从而得到连续性方程、动量方程和能量方程。此外,还要加上某些联系流动参量的关系式(例如状态方程),或者其他方程。这些方程合在一起称为流体力学基本方程组。求出方程组的解后,结合具体流动,解释这些解的物理含义和流动机理。通常还要将这些理论结果同实验结果进行比较,以确定所得解的准确程度和力学模型的适用范围。从基本概念到基本方程的一系列定量研究,都涉及到很深的数学问题,所以流体力学的发展是以数学的发展为前提。反过来,那些经过了实验和工程实践考验过的流体力学理论,又检验和丰富了数学理论,它所提出的一些未解决的难题,也是进行数学研究、发展数学理论的好课题。按目前数学发展的水平看,有不少题目将是在今后几十年以内难于从纯数学角度完善解决的。在流体力学理论中,用简化流体物理性质的方法建立特定的流体的理论模型,用减少自变量和减少未知函数等方法来简化数学问题,在一定的范围是成功的,并解决了许多实际问题。对于一个特定领域,考虑具体的物理性质和运动的具体环境后,抓住主要因素忽略次要因素进行抽象化也同时是简化,建立特定的力学理论模型,便可以克服数学上的困难,进一步深入地研究流体的平衡和运动性质。20世纪50年代开始,在设计携带人造卫星上天的火箭发动机时,配合实验所做的理论研究,正是依靠一维定常流的引入和简化,才能及时得到指导设计的流体力学结论。此外,流体力学中还经常用各种小扰动的简化,使微分方程和边界条件从非线性的变成线性的。声学是流体力学中采用小扰动方法而取得重大成就的最早学科。声学中的所谓小扰动,就是指声音在流体中传播时,流体的状态(压力、密度、流体质点速度)同声音未传到时的差别很小。线性化水波理论、薄机翼理论等虽然由于简化而有些粗略,但都是比较好地采用了小扰动方法的例子。每种合理的简化都有其力学成果,但也总有其局限性。例如,忽略了密度的变化就不能讨论声音的传播;忽略了粘性就不能讨论与它有关的阻力和某些其他效应。掌握合理的简化方法,正确解释简化后得出的规律或结论,全面并充分认识简化模型的适用范围,正确估计它带来的同实际的偏离,正是流体力学理论工作和实验工作的精华。流体力学的基本方程组非常复杂,在考虑粘性作用时更是如此,如果不靠计算机,就只能对比较简单的情形或简化后的欧拉方程或N-S方程进行计算。20世纪 30~40年代,对于复杂而又特别重要的流体力学问题,曾组织过人力用几个月甚至几年的时间做数值计算,比如圆锥做超声速飞行时周围的无粘流场就从 1943年一直算到1947年。数学的发展,计算机的不断进步,以及流体力学各种计算方法的发明,使许多原来无法用理论分析求解的复杂流体力学问题有了求得数值解的可能性,这又促进了流体力学计算方法的发展,并形成了“计算流体力学”。从20世纪60年代起,在飞行器和其他涉及流体运动的课题中,经常采用电子计算机做数值模拟,这可以和物理实验相辅相成。数值模拟和实验模拟相互配合,使科学技术的研究和工程设计的速度加快,并节省开支。数值计算方法最近发展很快,其重要性与日俱增。解决流体力学问题时,现场观测、实验室模拟、理论分析和数值计算几方面是相辅相成的。实验需要理论指导,才能从分散的、表面上无联系的现象和实验数据中得出规律性的结论。反之,理论分析和数值计算也要依靠现场观测和实验室模拟给出物理图案或数据,以建立流动的力学模型和数学模式;最后,还须依靠实验来检验这些模型和模式的完善程度。此外,实际流动往往异常复杂(例如湍流),理论分析和数值计算会遇到巨大的数学和计算方面的困难,得不到具体结果,只能通过现场观测和实验室模拟进行研究。Turbo,即涡轮增压,简称T,最早时候由瑞典的萨博(SAAB)汽车公司应用于汽车领域。现在很多人都知道了,涡轮增压简称TURBO,如果在轿车尾部看到TURBO或者T,即表明该车采用的发动机是涡轮增压发动机。 例如大众宝来的1.8T、帕萨特的1.8T、奥迪的2.0T 等等。这些汽车的发动机工作,是靠燃料在发动机气缸内燃烧作功,从而对外输出功率。在发动机排量一定的情况下,若想提高发动机的输出功率,最有效的方法就是多提供燃料燃烧。然而,向气缸内多提供燃料容易做到,但要提供足够量的空气以支持燃料完全燃烧,靠传统的发动机进气系统是很难完成的。就拿汽油机工作原理来说,每向气缸里面提供1公斤的汽油,大约需要气缸吸入15公斤的空气,才能保证汽油充分燃烧。然而这15公斤的空气,其体积将是非常大的,光靠气缸在发动机进气过程产生的真空度,不容易将这么大体积的空气完全吸入。因此,提高发动机吸入气体的能力,也就是提高发动机的充气效率就显得尤为重要。增压技术就是一种提高发动机进气能力的方法。从原理上讲,它就是采用专门的压气机将气体在进入气缸前预先进行压缩,提高进入气缸的气体密度,减小气体的体积,这样,在单位体积里,气体的质量就大大增加了,进气量即可满足燃料的燃烧需要,从而达到提高发动机功率的目的。增压过程中采用的压气机又叫做增压器。发动机的增压方法根据驱动增压器所用能量来源的不同,基本上可以分为三类:1.第一类是机械增压系统,增压器由发动机曲轴通过齿轮(或链条等)直接驱动。2.第二类是废气涡轮增压系统,增压器是由发动机工作时排出的废气带动的。3.第三类是复合增压系统,即在发动机上,既采用废气涡轮增压器,又同时应用机械驱动式增压器。此外还有惯性增压、气波增压等其他增压方式。

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水力学渗流研究论文

渗流系数的定义:单位水力梯度下单位时间内通过的单宽流量。【扩展】在岩土空隙中运动的地下水叫做渗流。渗流理论在水利、土建、给水排水、环境保护、地质、石油、化工等许多领域都有广泛的应用。在水利工程中,最常用的渗流问题有:土壤及透水地基上水工建筑物的渗漏及稳定,水井、集水廊道等集水建筑物的设计计算,水库及河渠边岸的侧渗等等。这些渗流问题,就其水力学方面看,应注意以下问题:一、确定渗流流量;二、确定浸润线的位置;三、确定渗透压强和渗透压力;四、确定渗透流速。液体在多孔介质中的流动。天然多孔介质包括土体和岩层等多孔性和裂隙性介质。水利工程中有很多方面涉及渗流。例如水工建筑物的透水地基中以及与建筑物连接的岩层或土体中的绕渗及渗流、挡水土坝中的渗流、灌溉抽水或施工排水时在地层中引起的渗流等。主要研究的渗流问题是:渗流区域内的水头或地下水位的分布、渗流量的确定、渗流作用于建筑物基底上的力、渗流速度分布及其引起的土体结构变形等。由于作为渗流通道的孔隙尺寸微小但数量众多,且表面积很大,所以渗流阻力较大,渗流流动速度较慢,因而惯性力和动能往往可以不计。

地下水的补给、径流和排泄是地下水循环的三个基本环节,也是地下水水量和水质形成最重要的控制因素,也一直是水文地质学家关注的基础理论。

一、地下水的补给和排泄方式与影响因素

(一)地下水补给和排泄的方式

地下水的补给和排泄是指地下水和外界水体发生水量交换作用的正向(收入)和反向(支出)行为。例如,对于大气水,它既可以降水或凝结水形式通过包气带补给地下水;当地下水埋藏深度不大时,它又可以通过蒸发排泄到大气中。对于地表水,在一些地区(如干旱地区的冲、洪积扇的顶部,某些岩溶区)河水常常渗漏补给地下水;而在另一些地区(河流作为当地侵蚀基准面并切割含水层时)地下水又大量向河流排泄。泉水则是地下水集中排泄到地表的一种特殊形式。

对于不同的含水层之间,在水平方向上,下游分布的含水层可以得到上游含水层中的地下水径流的补给,但对上游含水层来说,则为径流排泄。在垂向剖面上不同深度的含水层之间,当各含水层的水头压力不同时,则水头压力较大的含水层中的地下水将通过其间的弱渗透岩层或某种渗流通道补给水头压力较小的含水层,而对水头压力较大的补给含水层来说一般称之为越流排泄,对获得补给的含水层来说称之为越流补给。

人为活动对于地下水既可有补给作用,也有排泄作用。例如,地下水可通过人工修建的水渠、水库、农田灌区以及专门的地下水人工回灌工程而获得补给;另一方面随着人类社会大规模的开发利用地下水,在许多地区,人为的开采已成为区域地下水排泄的主要方式。

就地球大陆上的地下水而言,大气降水的入渗补给最为普遍,对水资源量的形成最为重要;河水的渗漏,只发生在局部的地段,但是它对干旱、半干旱地区地下水资源量的形成有极大的作用;地下水的径流补给和越流补给,实际是含水层之间或含水层内部水量交换一种方式。因为这两种补给并没增加某一地下水流系统总的补给量。但在开采条件下,这两种补给量可能对取水工程的产水量有很大的意义。关于凝结水的补给,只发生在昼夜温差较大的沙漠、高山地区。

地下水的排泄方式,则视含水层的类型和埋藏条件而异。从全球大陆整个地下水圈来看,潜水的蒸发、地下水向河流的宣泄(包括泉排泄)以及数量越来越大的人工开采,无疑是三种最主要的排泄方式。潜水的蒸发主要发生在地下水埋深不大的平原区;河流排泄主要发生在丘陵山区;而人工开采量最大的则是平原区的孔隙地下水和岩溶水。

(二)地下水补给和排泄的影响因素

通过水文地质学家们多年的观察研究,对于控制地下水主要补给和排泄作用的自然及人为因素,已有深刻的认识。

影响大气降水入渗补给地下水的因素比较复杂,其中年降水总量、包气带特征和地形条件影响最大,降水的时空特征、地下水埋深、地面植被状况也有一定影响。而潜水的蒸发消耗则主要与潜水位的埋藏深度和包气带土层渗透性有关。

地表水对地下水的补给作用主要发生在地表水水位高出地下水位的地段,其补给量的大小则与渗漏补给段岩石的渗透性有关,干旱和半干旱地区的山前扇形地的上部和地下水深埋的岩溶山区,是河水补给地下水最有利的地段。在我国西北地区,许多山间盆地和山前平原区,地下水资源的70%~85%几乎都来源于山区河水的渗漏补给。

地下水径流的补给(又称侧向补给量)和排泄作用,主要决定于含水层的渗透性、过水断面面积以及地下水的水力坡度。径流、补给和排泄,一般在径流条件较好的岩溶水区和山前平原区的中—上部位,对地下水资源的形成有较大的意义。

地下水越流补给和排泄作用,主要决定于相邻含水层之间相对隔水层渗透性、厚度以及补、排含水层之间的水头差。在天然条件下,两者之间的水头差一般很小,因此,补、排水量有限,但当其从其中一个含水层大量取水后,由于水头差的加大,则大大增加非开采含水层对开采含水层的越流补给量。当开采平原区深部承压含水层时,上部潜水含水层的越流补给常常要占很大比重。

二、地下水补、排量的研究方法

地下水的补给和排泄量都可用来表征地下水资源的多少。因此水文地质学家们一直都很重视地下水补给量和排泄量的确定方法。研究方法可以归结为两类,即直接的实测法和模型计算法。

直接测定法:应该说这是最为可靠的方法,但是许多地下水补给项和排泄项的水量形成过程十分复杂,影响因素很多,因此很难设计出科学的测验方法,也很难判断测量结果的可靠性和代表性。到目前为止,真正能够直接测量到的补给和排泄量,只有地下水的泉水排泄量和某些河流段地下水对河的排泄量和河流对地下水的补给量。

对地下水补给最重要的降水入渗量和排泄中最重要的潜水蒸发量,水文地质学家力图设计出直接测定它们的仪器装置。图3-7所示的地中渗透仪,便是目前各国普遍使用的一种测量降水入渗补给强度和潜水蒸发强度的装置。整个装置是根据连通管原理设计的,连通管的室外一端装置有数个代表当地包气带岩性的土柱,通过室内的水位调节管可控制土柱内的潜水位;量筒中收集到的水量即为降水对地下水的入渗补给量;给水瓶中消耗的水量即为潜水的蒸发排泄量,尽管这个装置的原理是正确的,但它还是难于反映出客观上复杂多变的包气带土层结构、潜水位的不同埋深与降水入渗与潜水蒸发的种种复杂因素,因而还是不尽如意。根据这个原理设计出的类似装置,也可测量灌溉水的入渗补给量和沙漠地区的凝结水补给量。

图3-7 地中渗透计示意图

模型计算法:把补给或排泄的渗流(饱和或非饱和的)概化成一定的渗流运动模式,再采用相应的数学模型计算出补给量或排泄量。例如,对于含水层之间的越流补给(或排泄量)、地下水径流补给(或排泄量),一般都可采用达西公式进行计算。

目前水文地质界研究最多的是降水入渗补给量的计算模型。在20世纪60年代之前是根据用各种方法确定的大气降水入渗系数去计算降水的入渗补给量。所谓降水入渗系数是指:大气降水入渗补给量与大气降水量(一般以水柱高度为单位)之比值。因此,某一地区的大气降水入渗补给地下水量(Q渗),可用下式计算:

现代水文地质学

式中:F——计算区面积(m2);

x——年降水量(m);

a——降水入渗系数(无因次)。

上式中的降水入渗系数,可根据计算区内代表性地段,可近似表征降水入渗补给量且易取值的地下水的补给或消耗项以及补给区面积来计算。例如,对于某些降水是惟一补给来源,泉流量是惟一排泄方式的岩溶泉域,其降水入渗系数(a)则近似等于岩溶大泉流量与泉城(泉水的地下汇水范围)内的大气降水量之比。

自20世纪60年代之后,随着水文地质学家对包气带含水量的分布规律研究工作的深入和土壤水分观测技术的进步,相继提出了一些以包气带土层含水率分布为基础的降水入渗补给量的计算模型。现主要介绍目前已广泛使用的零通量面法。

图3-8 包气带土层含水率剖面

图3-8是采用中子水分仪或负压计所测得的Δt时段内包气带不同深度含水率变化剖面:t1为补给期内某一时刻含水率曲线;t2为非补给期内某一时刻的含水率曲线。Z0为水分零通量面(记作DZEP)位置深度,零通量面是指水分通量为零的面,它是水分蒸发影响的下限深度。该面以上水分向上运移,消耗于蒸发与蒸腾;该面以下水分缓慢下移,最终补给潜水,故零通量面可作为测算降水入渗补给量和潜水蒸发量的一个分界面。

按质量守恒原理,当剖面上无其他水量源汇项存在时,潜水所获得的降水入渗补给量,将等于DZEP面以下全年各时段内包气带剖面水分储存量的减少量。设包气带剖面有i个含水率观测点,ΔZi为每个观测点所代表土柱高度(i=1,2,…,m),年内的观测时段数j为1,2…k,故全年的降水入渗补给量可用下式计算:

现代水文地质学

式中:Q(Z,tj)和Q(Z,tj+1)为某一深度土柱相邻时段的含水率。

按同样的原理,用DZEP面以上不同时段的包气带含水率变化曲线也可推出与上式形式类似的陆面蒸发及蒸腾量的计算公式。

三、地下水的径流特征

地下水和地表水一样,除了某些构造上的封闭盆地和古老的封存水外,总是处在不断流动的状态。这种不断流动的地下水体即称为地下水径流(简称地下径流)。

地下径流是连接地下水补给与排泄的中间环节,或者说地下径流是地下水补给量转化为排泄量的中间过程。因此地下径流量的大小可表征地下水补给量的丰、贫程度,或者可说表征出地下水资源的更新能力;同时地下径流在流经途径中与岩石组分的化学作用和与外围环境的物质或能量交换作用也决定了地下水的水质特征。因此,研究地下水的径流特征是研究地下水资源质与量形成的一个重要的基础理论。

(一)地下水的径流要素

地下径流要素包括:径流方向、径流强度及径流量。

地下水的总体流向总是从补给区指向排泄区,但在基岩裂隙山区,地下径流的流向在很大程度上受到阻水地质界面和强透水通道分布方向的制约,可以在小范围内出现较大的变化。

地下水的径流强度:径流强度包括了两方面的科学含意,一是指地下水流动速度的大小,二是指通过某一径流断面的流量大小。但地下水的实际流速和径流量都是不易实际测定的数据,故在水文地质学中,经常用另一个指标——地下径流模数(Mg)表征地下径流的强度。地下水径流模数是指单位时间从每一平方公里含水层分布面积上流出的地下水量。其计算公式为:

现代水文地质学

式中:F——含水层分布面积(km2);

Q——含水层的地下径流量(m3/d),可根据达西公式计算或实际测定。

地下径流条件的好和差,决定于一系列的地质及自然地理因素,其中最重要的影响因素是含水层的渗透性和地下水的水力坡度。一般说岩层的渗透性愈好,水力坡度越大则径流条件就越好;如果地下水的水力坡度很小(如平原区,盆地中心),即使含水层的透水性再好,径流条件也不会好。同样,如果水力坡度再大,岩石的渗透性很差,也不可能有好的径流条件。

(二)地下径流的表述方法

在20世纪40年代以前,水文地质学家们一般都把地下水径流看作平面的二维运动,因此,采用了平面上的等水位线图(或称地下水位等高线图)来反应地下水的径流特征,垂直等水位线的方向即为地下水的径流方向;等水位线的间距可反映出地下水的水力坡度。

从20世纪40年代起,随着研究工作的深入,水文地质学家们发现,在大多数情况下,地下水的垂向运动是不能忽略的,否则很多有关地下水的理论与实际问题都无法解决。1940年赫伯特(M.K.Hubbertt)首先在其论文中发表了反映地下水水平和垂向运动特征的河间地块地下水的剖面流网(图3-9)。

剖面流网的引入,把传统水文地质学理论带入了新的科学境界,以赫伯特的河间地块地下水流网图为例,深入分析后可以得到以下认识:①由河间地块分水岭到两侧的河谷,地下径流方向经历了由上到下→接近水平→再从下到上的复杂变换过程;②在地下水补给区的分水岭上,随着深度的增加,地下水水头压力逐渐减小,而在地下水排泄区的河谷地带,则随着深度增加,水头值增大;③由分水岭到河谷,流线越来越密集,地下径流加强,径流量增大;④由地表向深部地下径流逐渐减弱;⑤即使整个河间地块为均质含水层,但含水层的不同地段和不同深度上,地下水水头值也是变化的。在河谷地段的深井,无须有隔水层的存在,也可以开凿出自流或承压水井。因此,对传统潜水和承压水的概念应重新进行定义。

图3-9 河间地块流网图

(三)地下水系统

地下水系统是20世纪60年代开始,托特(J.Toth)、弗里泽(R.A.Freeze)、威瑟斯庞(P.A.Witherspoon)以及英格伦(G.B.Engelen)等人用系统理论方法研究地下水区域径流特征后,得出来的一项重要成果,也是水文地质学家为解决人类大规模开采地下水资源时所产生的区域资源平衡和环境负效应问题而不得不去研究的问题。同时也为揭示地下水的区域化学特征和水温变化特征提供了依据。

1963年托特在严格的假定条件下,利用解析解绘制出均质各向同性潜水盆地中理论的地下水流系统图(图3-10),他在分析区域地下水径流特征后得出结论:即使是在均质各向同性的潜水盆地中,在不同水势分布条件下,也可存在三个不同级次(不同深度、不同范围)的地下水流系统,即局部的、中间的和区域的水流系统。随后,弗里泽和威琴斯庞利用数值解得出了层状非均质介质中的地下水流系统图。与此同时,荷兰的英格伦教授,进一步分析了形成地下水流动系统的物理机制,建立了一套着重解决水文地质问题的地下水流系统概念与方法。我国的著名水文地质学家陈梦熊及时将地下水系统理论引入中国,并在某些方面发展了这一理论,应用这一理论解决了中国许多地区的区域地下水资源评价与开发问题(陈梦熊,1998)。

关于“地下水系统”至今尚未形成一个完整的、为绝大多数水文地质学家所赞同的科学定义。

国际上知名的水文地质学家荷兰阿姆斯特丹自由大学的英格伦教授认为“地下水系统”可以看作在时间和空间上具有四维性质、能量不断新陈代谢的有机整体。陈梦熊院士认为:“地下水系统是一个错综复杂,受各种天然因素、人为因素所控制,具有不同等级的互有联系又互相影响,在时空分布上具有四维性质和各自特征,不断运动演化的若干独立单元的统一体”。在这里,本书作者认为把以上定义末尾的“若干独立单元的统一体”一词,改为“若干独立又具统一性的水动力单元”,也许更为合适。

图3-10 均质各向同性潜水盆地中的理论流动系统

关于地下水系统的结构与分级,作为大范围的区域性地下水系统,一般多与地表水的某一级流域或盆地相对应。每一独立地下水系统下,又可根据区域地下水的补排条件、次级水系、含水层结构、水动力或水化学特征,进一步划分为若干亚系统,以及再下一级的子系统。

外墙渗漏研究论文

浅谈外墙渗漏产生原因及防治措施论文

摘要: 随着全国各地住宅工程从规模到数量的发展,住宅工程房屋出现的墙体裂缝和外墙渗漏等问题也日益成为社会各界关注的焦点之一,这与普通老百姓的日常生活息息相关,直接关系到广大人民群众的切身利益;一幢住宅工程的建成是多方责任主体集体劳动的结果,其工程质量只有经过多方的努力,有关墙体开裂等质量通病才能得到根本的改观,现就多层砖混结构住宅易产生的几种墙体裂缝及外墙渗漏的原因和控制方法及防治措施作一简述。

关键词: 建筑 墙体裂缝 外墙渗漏 原因 防治

近年来,各种轻质砌块等新型墙体材料得到广泛使用,但由于设计与施工对砌块性能的了解不够以及生产监管力度不到位,致使墙体开裂渗漏问题较多。为此,有必要对新型墙体材料的特性进行研究分析,并采取合适的设计和施工方法加以防治,确保工程质量。

一、墙体裂缝的分类及产生原因

墙体裂缝是由于受地基不均匀下沉和温度变化的影响以及墙体局部受压承载力不足等原因致使砖砌墙体表面产生一些不同性质的裂缝的统称。裂缝一般分为:

1、斜裂缝常发生的部位一般在纵墙的两端,多数裂缝通过窗口的两个对角向沉降较大的方向倾斜,并由下向上发展。产生的原因主要是由于地基不均匀下沉变形,使墙身承受较大的剪切力,当结构刚度较差,施工质量和材料强度不能满足要求时,造成了砌体受主拉应力的破坏而引起;

2、水平裂缝一般发生在窗间墙的上下两对角处成对出现,沉降大的一边裂缝在下,沉降小的一边裂缝在上。产生原因主要是地基不均匀变形或沉降缝处理不当;某沉降单元上部受到阻力,使窗间墙受到较大的水平剪力而产生裂缝,上宽下窄;竖向裂缝一般产生在纵墙的顶层或底层窗台墙上,产生原因主要是墙体的两端沉降值较大,中间沉降数值小,使墙体的顶层或底层窗台中间受拉所产生;

3、顶层墙身的裂缝主要为“八”字缝:主要位于建筑物顶层墙体东西两端的一至两个开间内,严重时可发展到房屋的1/3长宽内,是墙体裂缝最常见的一种。内外纵墙、横墙均可能发生,裂缝一般由两端向中间升高,呈对称形,裂缝宽度一般是中间大,两端小。主要产生原因是由于砼和砖砌体两种材料膨胀系数的差异而受温度变化的情况下纵墙因不能自由伸缩或地基不均匀变形而引起;

二、外墙渗漏的原因分析;

1、钢筋混凝土框架填充墙的渗漏:

框架填充墙渗漏主要发生在填充墙与框架梁、柱的接壤部位,特别是顶楼屋面梁底与砖墙砌体顶面接触处,是裂缝和渗漏的多发部位。这是因为混凝土和砖砌体这两种材料的温度线膨胀系数不同,混凝土的线膨胀系数比砖砌体大一倍左右,在相同的温度下由于混凝土和砖砌体的变形值不同,因而在接壤部位就会产生裂缝,因此雨水在风压作用下沿裂缝会渗入屋内。而顶楼钢筋混凝土的屋盖与邻接的墙体存在着较大的温度变形差,且屋面梁底与砖砌体接触处即无钢筋连接,又不易填嵌密实,在外界温度变化、湿度变化、砌体收缩等因素的不断作用下很容易出现裂缝,形成渗水通道。

2、外墙抹灰层及装饰面砖裂缝的渗漏:

导致这种外墙渗漏的主要原因有抹灰砂浆中所用的砂含泥量较大,颗粒较细,在施工搅拌时用水过多或外加剂掺量不正确,使砂浆的孔隙率增大,这样不但降低了抹灰砂浆与墙体的粘结强度,还容易使抹灰层出现大量的干缩裂缝。还由于砌体质量差,引起外墙抹灰层厚度太厚,造成开裂、起壳、脱落等现象。可见外墙抹灰渗漏主要是由抹灰砂浆的配制,抹灰操作和结构质量等施工质量方面的原因造成。同时,还有外墙装饰面砖缝渗漏,一般是由于饰面工程施工不细致,大小不一,嵌缝的水泥浆不饱满、不压实,还有的粘结层水泥浆太薄不按规范要求施工等。使所用的材料起不到应有的防水作用。

3、外墙铝合金和塑钢窗框四周的渗漏;

外墙窗框渗漏主要集中在窗框顶部、窗台和窗框两侧边与外墙接壤部位,尤其以窗台的渗漏最为严重,喷淋式试验检查渗水部位显示,外墙雨水是因窗框与外墙抹灰层之间的裂缝而渗入室内。

4、给排水管道安装引起的渗漏;

UPVC在进行安装时施工人员通常只重视管道连接处的`密封性,安装后的牢固性和外观的整体效果等,而对穿越外墙进入室内的管道,穿墙部位处的洞口修补不够重视。

三、墙体裂缝的预防方法和防治措施

砖混结构由于地基不均匀沉降或温度变化引起的一般性裂缝(除严重开裂外)虽不危及结构安全和使用,但往往会被人们所忽视。致使这类裂缝成为多层砖混结构住宅工程质量中的通病之一,形成隐患。当受到地震或其他菏载的作用下容易提前产生破坏。

1、地基不均匀沉降的产生是由多方面原因造成所发生,预防和防治应从如下方面入手:

(1)从地质报告入手,确保其真实性和可靠性。地质勘探报告的真实性如何,对多层住宅楼的沉降量发生大小关系很大,工程所处的地质性质,地下水位和土工试验情况出据的报告,一定要准确来不得半点虚假。

(2)从设计入手,采取多种措施,增强多层住宅的基础刚度和整体刚度。

2.1建筑措施:多层住宅的平面应力求简单,规则整齐,尽量避免形状复杂,阴角偏多,避免建筑物显著的高差和荷载差异。

2.2结构措施:控制建筑物的长高比。长高比是保证砖混结构建筑物刚度的主要因素。长高比偏大的建筑物,调整地基不均匀变形的能力就差。相反,若将建筑物长高比控制在一定的范围内它就有调整地基不均匀变形的能力。实践证明,建筑物的长高比控制宜在2.5-3之间,可减少建筑物的相对弯曲,一般不易出现裂缝。

2.3地基和基础的加强措施:

多层住宅的地基基础设计必须以控制变形值为主。设计单位必须进行基础最终沉降量和偏心距离的验算。在建筑物体形复杂、纵向刚度较差时,软土地区基础的最终沉降量必须控制在150mm以内,偏心距应当控制在15%以内

2、从加强施工过程和加强管理入手,切实提高施工质量

砌体工程的质量好坏,主要反映在砌体的强度和整体性是否符合设计要求,外观是否平顺、整齐、美观。而砌体的强度、整体性和外观取决于砌体所使用的材料质量和砌筑技术的优劣。砌筑工程是一个综合的施工过程其施工质量是防止墙体开裂的重要保证条件之一。

四、外墙渗漏的防治对策

1、必须重视外墙防水设计

目前,工程设计施工图中关于外墙防水方面的内容几乎为空白,在整个设计图纸中既外墙防水构造详图,又无有关这方面的施工说明,使施工单位无所适从,外墙防水设计疏忽遗漏是房屋工程设计中普遍存在的问题。

2、严格控制外墙施工质量

为保证外墙砌体质量,砌筑用砖和砂浆的质量及强度等级必须符合设计要求,一般宜用混合砂浆砌筑(基础以上)。砌砖前应提前一天把砖浇水湿润,使砖的含水率达到20%左右,墙体砌筑时灰缝的厚度、饱满度及墙体的垂直度和平整度均应符合规范要求。框架填充墙砖砌体与梁接壤部位必须按设计与构造要求配置拉结筋,框架梁底与砖墙顶面接触处应待墙体自然沉降稳定后(不能少于一周),再用斜砖挤浆封堵密实。

3、外墙铝合金、塑钢窗框四周的防渗处理

铝合金、塑钢窗框四周要采用松散材料(如矿棉条、玻璃丝棉条等)或化学泡沫剂,进行分层密实封填,外墙抹灰时窗洞外侧靠框边处必须预留深5mm,宽5—8mm的槽口,以保证密封胶的粘结性和密封性。填嵌密封材料的槽口基层必须干燥并清理干净,密封胶应均匀地填满槽口,表面不得有缝隙、气孔等。

4、外墙细部防渗处理

外墙细部防渗处理包括给排水管道穿墙部位的洞口修补、外墙立管固定处的防水密封处理等。

5、建议在外墙喷涂防水剂进行防水

6、加强对楼宇外墙的保护

为防止新建楼宇在室内装修时导致外墙渗漏,在交付工程时,应书面建议楼宇管理部门制定必要的预防措施以规范各业主的装修行为。

外墙渗漏的原因分析及防治措施 在建筑工程中普遍存在着外墙面渗漏水的问题。这也是建筑工程中存在的一种质量通病,轻者室内墙面渗水,重者造成室内墙面抹灰层脱落影响到使用功能。外墙渗漏形成的原因比较复杂,它涉及到设计、材料、施工、使用等多个环节。 1 建筑物外墙渗漏的形式 1.1 混凝土外墙裂缝引起的渗漏:外墙上出现贯通的裂缝,由地基不均匀沉降、温度变形引起的开裂。砼表面的蜂窝、麻面、孔洞如处理不当也易引起渗漏。 1.2 砖混结构外墙裂缝引起的渗漏:由于钢筋混凝土和砖砌体的线膨胀系数不同,在相同温差下,钢筋混凝土构件的伸缩值要比砖砌体大。当外墙砌体抗剪强度不够时就会引起墙体开裂。所产生的裂缝主要出现在顶层内外纵、横墙两端,靠山墙的开间表现最明显。裂缝一般从内横墙开始,沿45°延伸至外纵墙,在窗间呈横向或斜向分布,在顶层圈梁下皮也可能出现水平裂缝。 1.3 砌体外墙缝隙引起的渗漏:框架结构的填充外墙,未按规定设置拉结钢筋、墙柱之间留设直茬。此外,由于未按规定和操作规程施工框架梁底最后一层砌块的砌筑,造成砌块竖缝及水平灰缝不饱满,同时梁底还存在由于砌体沉降引起的缝隙。另外,墙体砌筑施工中,脚手架眼填塞不实、穿墙管线等部位塞灰不严密,都易留下渗水通道。 1.4 混水墙外粉刷分格缝破损引起的渗漏:外粉刷分格缝由于不交圈、不平直或砂浆等残渣在缝内未清除,使雨水积聚在分格缝内,或者分格条嵌入过深,使分格缝底部抹灰层厚度不够、雨水浸入墙内。还有缝内未嵌填密封材料或嵌填的密封材料老化,失去防水密封的作用而引起渗漏。 1.5 门窗洞口周边封堵不严引起的渗漏:目前大多数建筑物门窗均采用铝合金及塑钢材料,这些材料与墙体材料的材质相差较大,当室内外温差变化大时,它们的界面之间易产生缝隙导致渗漏。 1.6 细部构造处理不当引起的渗漏:外墙上有许多凸出外墙面的构件和设备,如挑檐、雨棚、阳台、窗套、落水管等。这些构件有的没做滴水线,或滴水线做得不标准,造成水沿外墙流淌;有的排水坡度不够,甚至反泛水;有的落水口堵塞,造成积水,当与外墙面交接处防水高度不够时,造成外墙渗漏;有的落水管密封不严,又靠墙安装,若有脱节或松动,导致雨水沿外墙流淌而出现渗漏。 1.7 外墙装饰面施工质量不良引起的渗漏:在进行外墙装饰前,没有按施工要求堵塞墙体上的空洞和缝隙。饰面砖勾缝用砂浆标号太低,或勾缝不认真,形成很多毛细孔。饰面砖粘贴不实,出现空鼓,形成储水囊。涂装墙面所用涂料质量不合格,涂膜厚度不够,适应基层变形能力差、年久老化脱落、失去防水效果。 2 建筑物外墙渗漏的主要原因 2.1 材料方面的原因 ①防水材料质量下降,合格率普遍低下,尤其是小型厂生产的产品,在生产过程中没有经过严格的工艺处理,质量关、技术关都没把好,甚至生产防水材料的原材料的质量也有问题。②砌块、机制粘土砖、水泥的质量达不到要求,强度不够,施工所用的砂石含泥量大、超出规范要求。 2.2 施工方面的原因 2.2.1 不按设计要求和施工规范进行施工,砼配和比掌握的不准确,水灰比过大,影响到砼墙体的强度。浇筑时振捣不密实、养护不及时、拆模过早,也会造成砼墙体出现蜂窝、麻面、孔洞以及裂缝等现象。 2.2.2 墙体砌筑质量不良,在砖砌体的诸种质量通病中,影响外墙渗漏的原因有:砌筑砂浆配合比不符合设计及规范要求;砖层水平灰缝砂浆饱满度不足80%,竖向灰缝无砂浆(空缝或瞎缝),为雨水渗漏预留了内部通道;框架结构中填充墙砌至接近梁底或板底时,未经停歇,即砌斜砖顶至梁、板底,以后随着砌体因灰缝受压缩变形,造成墙体下沉,斜砌砖体与梁、板间形成间隙,外墙抹灰或刮毛时,在此间隙处形成裂缝;框架柱与填充墙间的拉接筋不满足砖的模数,砌筑时折弯钢筋压入砖层内,形成局部位置砌体与柱间产生较大的间隙,抹灰时该处易产生裂缝。 2.2.3 外墙洞口处理不当 上料口封堵砌筑时,与原有洞口接搓不严;工程竣工后,住户在墙体上凿取空调管洞、太阳能热水器管孔、排气扇孔洞等,造成墙体及外粉裂缝。由于条件的限制,住户及装修者,无法对此进行认真的处理;剪力墙施工时的螺栓套管在内外粉前,未认真进行封堵或未封堵。 2.2.4 外墙抹灰或粘贴面砖的质量不合要求 外墙抹灰空鼓、裂缝;使用了翘曲、开裂或缺角的面砖;面砖脱落,未认真勾缝。 2.2.5 铝合金或塑钢窗框与墙体连结不牢固,密封不严 墙体洞口尺寸或位置不符合设计要求,窗框与墙体间的间隙未能认真处理,间隙太小,无法填充材料;间隙过大,填充不实;窗洞抹灰由内、外粉两家施工单位施工,施工的时间不同,使用的材料不同,形成缝隙;施工顺序不当。外粉刮毛后,即安装窗框,造成窗框与墙体间的砂浆不易填实抹平。加之固定窗框的调整垫块残留于窗框下,或拆除后二次填充抹灰质量无法保障;窗框与墙体固定不牢,致使窗子在风荷载作用下产生位移,而使密封材料产生裂缝;窗安装后,没有在窗框外侧与墙体的连接部位进行密封或密封失效;窗框材料与墙体材料热膨胀系数不同,窗框与墙体连接处易产生细小裂缝。 3 建筑外墙渗漏的防治措施 3.1 严格控制外墙施工质量 为保证外墙施工质量,施工中要严格控制砼配合比和水灰比,浇筑施工时要按顺序、方向进行振捣,不得发生漏振现象,砼浇筑完毕后及时进行覆盖养护,待24小时砼有一定的强度后方可拆除模板;砌筑用砖和砂浆的质量及强度等级必须符合设计要求,一般宜用混合砂浆砌筑(基础以上)。砌砖前应提前一天把砖浇水湿润,使砖的含水率达到20%左右,墙体砌筑时灰缝的厚度、饱满度及墙体的垂直度和平整度均应符合规范要求。框架填充墙砖砌体与梁接合部位必须按设计与构造要求配置拉结筋,框架梁底与砖墙顶面接触处应待墙体自然沉降稳定后(不能少于一周),再用斜砖挤浆封堵密实。 砼梁柱与砌体交接处,抹灰前要按规定铺设抗裂网,然后再按要求进行抹灰,以防止抹灰层在接合处产生裂缝。 另外,对于外墙上的门窗洞口、脚手架眼、预留洞口、挑檐、雨棚、阳台、窗套、落水管等细部要特别注意,应严格遵照设计及施工规范进行施工,这些部位都是防渗漏的薄弱点。 3.2 外墙铝合金、塑钢窗框四周的防渗处理 铝合金、塑钢窗框四周要采用松散材料(如矿棉条、玻璃丝棉条等)或化学泡沫剂,进行分层密实封填,外墙抹灰时窗洞外侧靠框边处必须预留深5mm,宽5—8mm的槽口,以保证密封胶的粘结性和密封性。填嵌密封材料的槽口基层必须干燥并清理干净,密封胶应均匀地填满槽口,表面不得有缝隙、气孔等。 3.3 外墙防渗处理 外墙细部防渗处理包括管道穿墙部位的洞口修补、外墙立管固定处的防水密封处理等。瓷砖贴面应注意面砖粘结剂的选用和勾缝处理,避免外墙砖脱落以及灰缝进水引起的渗透。用涂膜防水涂料。采用外墙涂膜防水材料在整个墙面形成一层完整的无缝防水层,材料的质量直接影响对外墙的保护效果。只有形成一定厚度的弹性涂膜才能保证涂膜防水性能以及对基层微小缝的适应性。

外墙我不清楚是竖体墙面还是顶棚墙角、一般都是因为有裂缝吧、如果是竖体墙面可以用水泥拟一变、顶棚可以赶沾

流体力学最新研究进展论文

这个,额,全文我是帮你写不出来哈。介绍给你几个思路哈。1,结构风工程,高耸建筑物一般都要做风洞试验的。而大跨度柔性桥梁的抗风性能就是空气动力学的一个典型应用。从而有了CFD的蓬勃发展哈。2,处于近海和江河中的建筑物,尤其是桥墩基础啦,都要考虑水文的,因此就有河流动力学这一方向啦。3,基坑施工时一般要考虑地下水的,降水怎么计算也要用到流体力学啦。4,隧道中的通风效应,如何计算隧道施工 运营中的通风问题,风机如何安置,采用哪种通风方式都是很典型的应用。5,高速铁路隧道的空气动力学效应。这个越来越重视啦。由于高铁的速度高,进出隧道时都会产生活塞效应,搞不好还有“空气炮”,所以也要用到流体力学来解决这些问题,也是当前的一个热点。6,修明渠和城市管网设计(市政工程)用到的基本上都是经典的流体力学,呵呵,我记得好像谢才公式用的最多了,可以好好做做文章哈。 不知道以上的有没有帮到你,有不妥的地方还请多多指点哈。

周围的对象的流被分成两个部分:摩擦阻力和压差阻力(形式阻力)的总电阻。的摩擦阻力:表面摩擦剪切应力的流动方向上的投影的结果的总和,流体粘度的直接影响。的形状阻力:传入的流的方向中的投影表面的压力的总和,由于引起压力不平衡之前和之后的对象的粘性,流体粘度的间接影响的结果。对象绕流流线型的,如果边界层分离仍然存在形式阻力,只是钝体绕流比同迎风面积小的电阻。 边界层,也被称为边界层的流速为0(靠近表面的分子的非滑)边界层,最外部的部分中的剪切应力,表面因为在相同的速度相的主流0() 你有一个质的认识是看大学工程流体力学。 。

物理是研究物质质量结构、物质相互作用和运动规律的自然科学,我整理了,欢迎阅读!

基于计算流体力学的风机数值模拟

随着国民经济的的不断进步和发展,风机的产生在国民经济的生产发展中起到很大的促进作用,以下是我蒐集整理的一篇探究计算流体力学的风机数值模拟的论文范文,供大家阅读参考。

摘要:风机是在国民经济发展的各个部门都被广泛使用的机器,通常在冶金、石油、化工、纺织、电力、轻工等工矿业较为广泛,在这些部门生产发展中起到很大的帮助作用,随着计算机软硬体的发展水平的提高,应用计算流体力学软体可以对风机进行数值模拟和分析,为深入了解和分析风机数值带来巨大便利,利用数值方法通过计算机求解描述流体运动的控制方程,揭示流体运动的物理规律,进而得出风机的工作原理,本文同过对计算流体力学进行分析,解析出风机的数值模拟,不断完善发展风机技术。

关键词:计算流体力学;风机;数值模拟;发展前景

引言

随着国民经济的的不断进步和发展,风机的产生在国民经济的生产发展中起到很大的促进作用,风机将随着时代的发展,不断更新技术研究,从而能够更好的适应经济发展的需要,传统的风机设计,人们仅靠试验取得资料和经验公式,试验发现问题,改进设计。但由于试验研究方法受到各种条件的限制,很多模拟引数的测量受到很多不良因素的影响,给测量结果带来很大的困难,很容易降低风机数值的实用性,对风机数值测量的误差加大。而现阶段,由于科学技术的不断发展,利用商业CFD软体对风机的全三维流场进行模拟已越来越普遍,也就是利用计算流体力学对风机进行数值模拟的研究,给数值模拟工作带来了很大的便利,通过对计算结果进行了分析,模拟结果有助于理解风机内部的流动规律。

1 计算流体力学的概念分析

计算流体力学putational Fluid Dynamics,简称CFD起源于20世纪60年代,当时的学科兴起跟计算机的技术发展有很大关系,随着人们对其不断的发展和研究,计算流体力学已经被广泛的应用,各种商品化的CFD通用性软体开始应用这类力学研究,同时更是对很多工业领域的生产发展起到很大的作用,计算流体力学以计算机为基础,利用数值的方法进行对流体力学各类问题的研究和模拟,主要在离散格式、湍流模型与网格生成等方面进行相对的数值试验、计算机模拟和分析研究,利用计算流体力学研发出得CFD技术,不仅极大的克服了传统流体力学中不完善的问题,而且还在应用领域得以全面的扩大,很多核能、化工、建筑等领域都有其力学的涉略。风机在以上领域也有其所用之处,为此,计算流体力学对风机的设计和研究也有很大的作用。

2 风机的数值模拟分析

众所周知,风机的国民经济发展的重要工具,其在对生产过程中发出的大量溼、热、工业粉尘、甚至有害气体和蒸汽都有着有效的防护和净化处理的作用,同时还能回收再利用,有效的对资源进行合理的分配整合,其中风机在纺织业的作用较为突出,络筒机的离心风机提供了吸纱的作用,不仅可以免去资源浪费,还能减少纺纱机的能源消耗,有效的提高纺纱质量,具有更多的促进作用。在工业发展中,风机从节能、降低噪声污染的角度来说,尤其更大的促进作用,因此在风机的设计原理上,更多的要注重高效率,但就目前市面上的风机产品,可谓参差不齐,很多规格和品种配套性极差,为此在工业应用上也受到了很大的影响,需要对已有的风机进行改造,数字模拟其实是以电子计算机为工具,把数学模型蕴藏的定量关系展示出来,利用计算流体力学对风机的复杂流动问题的模拟计算,通过数值离散求解流体运动方程,揭示风机流体机理和流动规律,从而研制出新的风机设计,使整个产品从开发到运用都能够达到更为经济和省时的作用。

3 基于计算流体力学的风机数值模拟的应用

利用计算流体力学来研究风机的数值模拟,这种方法对风机的设计提供更为依据原理,对风机的不断完善起到促进作用,其应用范围很广,例如:通过对地铁专用轴流风机的设计来说,这类风机主要应用在地铁车站和隧道区间内,因其受都流量大、压头高和功率大等特点的制约,试验成为了地铁轴流风机的设计检验的一般途径,但是却在人力物力上有极大的消耗,造成设计成本的浪费。为了克服这一弊端,采用计算流体力学的原理,对地铁轴流风机采用进行数值模拟,主要是对地铁轴流风机在不同转速和安装角度进行模拟,通过得出的最后结果进行指导设计方案,并将模拟结果与厂家的试验资料作了对比,酌情查处风机是否有需要改动之处,从而提高风机的设计效率,具有明显的应用价值和经济效益。

4结论

以上对计算流体力学的风机数值模拟的分析和研究,计算流体力学不仅是对风机的设计有很大的促进作用,更大的提高风机的设计效率,随着科学技术的进步,其作用会越来越大,充分了的利用计算机和数值数学的结合,对流体力学的各类问题进行数值试验、计算机模拟和分析研究,以解决实际问题。从而有助于人们对风机的构造设计进行深入了解和不断完善,依靠合理的计算来优化风机的设计技术,计算流体力学不仅是科学技术革新的依据,更是极大满足了国民经济发展的需要,计算流体力学进行对风机数值模拟的技术研究,更是对设计高效率的风机具有重大意义。

参考文献

[1]黄其柏.离心风机旋转频率噪声的理论与声辐射特性研究[D].西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协年学术年会文集,2009.

[2]姚巨集,王大枚,雷丛林.浅圆仓五种机械通风方式比较试验[D].中国粮油学会第二届学术年会论文选集综合卷,2010.

[3]刘长生,刘玉山,李尚.高大平房仓机械通风对比试验报告[D].全面建设小康社会:中国科技工作者的历史责任——中国科协学术年会论文集上,2010.

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学科课业中的德育渗透研究论文

俗话说“人无德不立,业无德不兴”,这句话就点明了“德”的重要性。在应试教育中教育者只关注学生成绩的提高,而忽视了德育教育,导致学生的思想品德教育落后,出现一些社会问题,因此必须重视德育。所以提高学生的思想道德品质,是小学语文教学的重要任务之一,也就是除了要牢固树立教书育人的观念外,还要善于把握教材中德育的内容,选好教学过程中进行德育教育的方法,讲究德育时分寸的适度,让学生潜移默化的提高社会主义觉悟,初步具有辨别是非、善恶、美丑的能力,这样能达到“教书育人”的目的。小学语文教学中蕴含着丰富多彩的育人典型,教师要充分挖掘教材,在教学中对学生进行德育教育渗透,从而达到“润物细无声”的效果。我认为在小学语文教学中应该从以下几个方面渗透德育教育: 一、正确把握好教材,找准德育切入点。 语文学科不仅是集工具、知识、能力、文学欣赏于一体,更重要的也是一门思想教育学科。它的内涵随着时代的发展而拓宽,它不仅是人的交际、思维、生活的工具,还是人认知世界、学习科学文化知识的工具,同时又有着强烈的人文因素,对学生人格的熏陶、情感的陶冶、社会责任感的形成有着其它学科不可替代的作用。一篇篇文章,或是对真、善、美的颂扬,或是对假、丑、恶的鞭笞,或是作者高洁品性、高尚人格魅力的写照,或是对祖国大好河山、社会主义建设日新月异的热情洋溢的赞美……无一不是作者某种思想感情的渲泻,其间蕴含着丰富的思想道德内容。这是语文学科得天独厚的教书育人的有利条件。我们语文老师就应该充分把握好语文学科的这优越性,积极探索在语文教学中如何用好语文教材,充分挖掘教材中的德育素材,找准德育切入点,加强德育渗透。但是,在教学实践中,教师既不能空泛,枯燥地说教,也不能人为地拨高,因为语文教学中的德育并不等同于政治课程中的思想教育。要避免在教学实践中走极端:不能光讲授语文知识,也不能一味强调思想教育。要寓教于情,寓教于理,做到有的放矢。如在教学《画杨桃》时,结合一个学生将杨桃画成五角星惹来同学们的哄笑,最后在老师的指导下这些学生终于知道了坐在不同的位置观察杨桃,其形状是不相同的这一深刻的道理,让学生明白在做事做人中要实事求是,不能想当然;教学《古井》时让学生学习无私奉献的精神;教学《示儿》时,让学生通过反复诵读“死去元知万事空,但悲不见九州同。王师北定中原日,家祭无忘告乃翁。”这首脍炙人口的爱国诗句,从而理解诗人陆游至死念念不忘“北定中原”、统一祖国的深挚强烈的爱国激情,让学生从中受到熏陶,激发他们的爱国热情……有目的有针对性地对学生进行人生观、道德观、生死观、荣辱观等多方面的思想教育,让他们的人格逐渐完善,成熟起来,明白要怎样做人,做什么样的人的深刻道理。这是我们每一个语文教师义不容辞的责任。因此,在语文教学实践中,我们一 定要深入研究新课程标准和教材,做好教学过程中的德育工作。

现在是素质教育时代,它通常以发展学生的各方面素质为核心,德育是素质教育中非常重要的组成部分,并且渗透到学生全面发展的各个方面。在实现教学目标的各科教学中,英语教学中对学生进行德育渗透具有很特别的作用,因为英语它不仅是一门学科,更是一门语言,是信息的载体。在初中英语教学工作中,英语教师的工作一方面表现在对学生传授英语知识,重视学生听说读写各项技能的训练,同时培养学生综合语言运用能力,提高学生学习英语的能力;另一方面,在对学生传授知识、培养能力的过程中,还应该加强对学生的思想品德教育,,重视对学生品格的培养,力求帮助学生形成正确的人生观和价值观。做到既教书又育人的作用。教师在注意并利用社会、家庭、学校对学生的正面影响的同时,必须在教学中渗透品德教育,让学生自觉地克服环境因素对英语学习造成的影响,努力学习好英语。教挖掘和利用教材中的德育因素,使学生具有爱国主义、集体主义精神。热爱社会主义国家,弘扬优秀文化传统,逐步形成正确的人生观、世界观、价值观,具有高度责任感。英语作为基础学科更加要重视德育教育,要在英语课堂教学中进行德育教育渗透。那么如何在英语教学中渗透德育教育,达到提高教学成绩的目的? 我有以下几点建议:一、通过课堂教学渗透,言传身教,进行养成教育我在初中英语教学中,往往从培养学生的行为规范着手,注重加强学生人文素养,并能把增强学生的爱国意识与社会责任感等德育教育内容自然渗透在教学中,并且取得了较好的效果。初中生可塑性、模仿性很强,教师除了要有较高的知识水平,较强的教育教学能力外,还要具备较强的道德品质。

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