“常压潜水装具浮力包”在静压下浮力值变化的研究

本文是通过实验方法来测定“常压潜水装具浮力包”在静水压下浮力值的变化情况。“浮力包”全部浸入水中,在静水压力下其浮力值的变化是通过系在“浮力包”下端的浮力传感试棒上的应变片,采用惠斯顿电桥电路测量原理测出应变片的应变值(ε)的变化,根据浮力传感试棒的拉力(F)和应变值(ε)的关系曲线得到“常压潜水装具浮力包”在不同静水压下浮力值的变化。     

在《科学探究：浮力的大小》一课中谈我对科学探究的认识

1．教材分析1．1教材的地位和作用《科学探究：浮力的大小》是八年级物理——流体力学第二节的内容，它是在学生经历了第一节浮力概念的建立、物体浮沉的探索基础上对“浮力大小与什么有关”问题的思索并进一步探索，最终在科学实践的基础上形成对“决定浮力大小因素”的认识，为学习阿基米德原理奠定了重要的实践和理论基础。     

新型木棉纤维集合体的浮力性能

研究了采用新方法制作的木棉浮力材料的浮力性能.由于不均衡的结构导致浮力变小,因此研发了由空气梳理法和机械混合法联合制造的新型木棉浮力材料,并比较了这种材料和手工铺絮木棉浮力材料的浮力性能.同时,研究了新方法中切断、加热、形成木棉浮材的一步法过程对浮力性能的影响.结果显示,只有切断会导致浮力损失率的提高,其余对浮力性能都没有影响.这种新的加工方法可以改善木棉集合体的浮力性能.     

牛刀小试

Nono：Key，你知道浮力吗？ Key：嗯，科学课上老师说过。 Nono：我来给你表演一个“浮力魔术”吧。     

高浮力游泳衣填充材料的设计与计算

研究浮力材料的体积与其浮力的关系,优选出最佳的填充材料,计算合适的填充体积是实现高浮力泳衣开发的关键.文中运用自制的、采用电阻应变片式称重传感器和计算机联合的、高精度浮力测试装置,测试了4种高浮力填充材料(泡沫塑料)的浮力,优选出高浮力游泳衣的最佳填充材料,建立了浮力材料的体积与其浮力的线性方程.根据不同体重人体浮于水面所需要的最小浮力,计算出高浮力泳衣所需填充材料的最小体积,为开发高浮力泳衣提供数据支持.     

阿基米德原理和浮力

物体受到的浮力,和物体浸在水中部分的体积相同的水的重量相等。 从本期起,新创立的“实验室”栏目将用绘图来解读科学的基本原理或法则。首先让我们来了解一下古希腊数学家阿基米德发现的“浮力”原理,也就是“阿基米德原理”。     

如何辅导学生解浮力计算题

应用阿基米德定律和物体的浮沉条件等规律来解决有关浮力计算是中学物理教学中的一个难点.有关浮力习题,量大、题型多,由于浮力是随物体浸入液体中的情况不同而变化的,所以解浮力习题似乎没有一定的规律,因此不少学生反映,浮力定律好背,浮力习题难解,特别是有几次沉浮过程的复杂题,更是无从下手.解浮力习题主要应用三方面的物理知识:一是阿基米德定律,二是物体的浮沉条件,三是力的平衡知识,浮力习题变化虽多,但只要我们仔细观察,可以发现.浮力习题可划分     

轴向浮力驱动下的旋转圆筒热对流稳定性

研究了热对流驱动下的同轴旋转圆筒的线性稳定性问题. 模拟内外圆筒温差引起的热浮力采用了Boussinesq假设, 双圆筒同向旋转, 其半径比为0.5, Prandtl数为0.709. 通过分析发现, 由于圆筒旋转离心失稳和热浮力剪切失稳两种机制的互相竞争, 临界失稳中性曲线发现间断现象, 失稳模态产生跳跃, 形成“孤岛”效应. 在研究稳定性问题的同时还对求解圆筒稳定性问题的数值方法进行了研究和探讨.     

水动浮力

在自然界,存在水静浮力和水动浮力.一个在水下或水面静态的物体承受水静浮力,阿基米德发现水静浮力的定量值等于该物体的排水量.一个在水下或水面对水平面保持某一攻角运动的物体会激起水动浮力.从物理定性看,水动浮力与运动物体的速度、尺度、吃水深度、攻角的角度、水的密度以及体现重力场对流场作用的重力加速度等物理因素密切相关.如果用数学解析式表述水动浮力的定量值,那么它是这些物理因素的函数.人们希望知道水动浮力,为此,提出研究这个问题.本文利用一种新的积分变换求解水动浮力问题,得到水动浮力定量值的解析表达式,该式概括了运动物体相关物理因素对水动浮力的贡献和它们之间的相互制约关系,与物理定性相符合.用本文的结果设计建造的实船,在实航验证时显示:理论计算得到的结果与试验实测得到的数据相符合.这表明,本文的研究结果是符合实际的,具有普遍意义.该方法可解决很多水动力工程的设计和生产问题.本文在最后,对比我们的研究结果,对前人的水动升力近似估算式做了讨论.     

多功能浮力舱的双目标优化设计

为优化多功能浮力舱设计方案,进一步发掘半潜船潜在作用,以多功能浮力舱可提供的最大净浮力、生命周期内平均年成本两个指标为目标函数,建立综合考虑技术性能及经济性能的多功能浮力舱双目标优化模型,并采用加权理想点法将双目标优化问题转化成单目标问题实现模型求解.通过实例计算确定了多功能浮力舱的选材以及相应的多功能浮力舱优化设计方案,验证了模型的有效性.通过敏感性分析总结了钢材价格和板材腐蚀速率对多功能浮力舱平均年成本与可提供的最大净浮力的影响规律,可为多功能浮力舱的优化设计提供理论依据.     

浅埋地下结构浮力模型试验研究

针对浅埋地下结构浮力试验的特点,研制了一套直接测定静水中结构底板所受浮力的模型试验系统.根据纯水中扬压力等于静水压力,确定了主要系统参数.利用该系统,对不同埋深下纯水、饱和砾石、中砂、细砂、粉土和黏性土中模型室底板受到的浮力及孔隙水压力进行了测试.试验结果表明,该系统在纯水中浮力测试的最大误差小于1%.饱和砾石、中砂、细砂和粉土中模型室底板所受浮力比其在相同条件下的纯水中受到的浮力小约5%,而饱和黏性土中模型室底板所受浮力与其在相同条件下的纯水中受到的浮力相等.饱和粉土和黏性土在填筑过程中,底板所受浮力极大,并可能超过被其排开的饱和土的重量,且测压管水头在填筑过程中均超过填土面高度,埋置越深的测压管水头越高.长期稳定状态下,饱和无黏性土和黏性土中各测压管中水头高度均与填土表面齐平.     

浮力势能

从力和能量的角度研究浮力场 ,介绍了浮力势能及其公式表示、图象表示、浮力线表示和等势面表示 ,并用浮力势能解释了有关能量转换和守恒问题 .     

砂类土层中地下结构浮力的模型试验

通过模型试验的方法,对砂土地基中地下水浮力的力学效应进行分析,探讨了不同孔隙率下地下水浮力的变化规律和地下建筑结构所受浮力随水位的动态变化过程.试验结果表明:随着水位增加,水浮力呈现增长趋势,砂土地基孔隙率的大小对地下水的浮力未见明显影响,说明规范中规定,对砂类土层中按静水压力计算地下工程所受浮力是可行的.     

测定物体微小质量变化的浮力天平原理与设计

利用双光束干涉原理与浮力定律,对一台能测定物体微小质量变化的浮力天平原理与设计进行了讨论.结果表明：无论是浮力天平的感量、灵敏度、最大载荷、精度等,都要比现有的天平优越,并具有广泛的应用领域.     

受浮力响影的湍流模型

本文给出将现有湍流模型用于浮力流的若干修正方案;分别运用湍流粘性系数模型和雷诺应力模型及它们的浮力修正型、双流体模型对几种典型的浮力流进行计算机模拟;最后提出选用浮力流湍流模型的建议.     

一个球体在水中移动做功问题的辨析

给出一个均匀质球体在水中垂直移动做功问题的完整解法.指出,在解决均匀球体在水中垂直移动做功问题时,计算浮力函数是关键所在.而浮力函数的计算,首先要建立在对浮力做功的正确认知与理解之上.只有对球体在水中移动时所受到的浮力做出正确的分析,才能在计算浮力函数时选择恰当的积分限,从而得出正确的结果.     

Spar平台浮力罐碰撞疲劳分析

采用数值方法给出浮力罐受碰撞载荷作用位置在不同参数下的应力范围,然后用线性累积损伤理论计算出碰撞位置的相应疲劳寿命.计算结果表明:增加浮力罐舱壁的厚度可以使碰撞位置的疲劳寿命略有增加;增加浮力罐舱壁的直径可以使碰撞位置的疲劳寿命略有减少;海水压力使浮力罐上部碰撞位置的疲劳寿命略有增加,使浮力罐下部碰撞位置的疲劳寿命显著下降;浮力罐下部碰撞位置的碰撞疲劳寿命远高于上部碰撞位置的碰撞疲劳寿命.     

磁性液体二阶浮力的理论与实验研究

基于永磁体在磁性液体中受到的二阶浮力的仿真与计算问题,建立了重力场和磁场共同作用下的磁性液体平衡微分方程,推导了二阶浮力的计算公式,提出了一种高精度的二阶浮力的计算方法;将圆柱永磁体等效为同形状的无限薄电流线圈,计算了圆柱永磁体产生的磁场,并根据磁场计算得到二阶浮力;用实验测量了二阶浮力的大小,计算结果和实验结果具有很好的一致性.计算和实验结果表明:不断减小永磁体距离容器壁的距离,二阶浮力不断增大,且距离越小增大得越快.     

基于涡激抑制的隔水管浮力块分布方案优化

浮力块是深水钻井隔水管系统的重要组成部分,其主要作用是降低隔水管湿重,以减少对钻机的张力需求.涡激振动(VIV)是引起隔水管屈服失效与疲劳失效的主要因素,也是隔水管设计过程中需要考虑的主要问题.基于SHEAR7程序对隔水管系统进行VIV分析,通过研究不同浮力块分布形式对隔水管系统涡激振动疲劳特性的影响,对浮力块分布方案进行优化.从抑制VIV疲劳损伤角度出发,对隔水管系统配置浮力块时,应尽量促使系统响应频率由浮力块与隔水管共同控制,以避免发生涡激共振.还可在避开高流速区域的前提下,促使系统激励频率由浮力块控制,这样既避免来流通过浮力块为系统输入较多的能量,同时又能降低系统的响应模态阶次.     

我院六项科研成果通过部级鉴定(评审)

一九八五年十月二十七日至十一月三日,在中船总公司主持下,我院研制的“固体浮力材料”、“深潜器微调与自动定深微机控制系统”、“深潜器用三种浸水承压充油型深潜推进逆变器”、“长基线水声对接引导系统方案样机”,以上四项科研成果通过部级鉴定。“深潜器垂直面操纵性研究”、“深潜器四自由度动力定位控制系统原理样机,”两项成果通过部级评审。