射流反冲力计算

反冲现象火箭知识点：反冲现象火箭一、反冲现象1．定义一个静止的物体在内力的作用下分裂为两部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反的方向运动的现象．2．规律：反冲运动中，相互作用力一般较大，满足动量守恒定律．3．反冲现象的应用及防止(1)应用：农田、园林的喷灌装置利用反冲使水从喷口喷出时，一边喷水一边旋转．(2)防止：用枪射击时，由于枪身的反冲会影响射击的准确性，所以用枪射击时要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影响．二、火箭1．工作原理：喷气式飞机和火箭的飞行应用了反冲的原理，它们靠喷出气流的反冲作用而获得巨大的速度．2．决定火箭增加的速度Δv的因素(1)火箭喷出的燃气相对喷气前火箭的速度．(2)火箭喷出燃气的质量与火箭本身质量之比．技巧点拨一、反冲运动的理解和应用1．反冲运动的三个特点(1)物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动．(2)反冲运动中，相互作用的内力一般情况下远大于外力或在某一方向上内力远大于外力，所以两部分组成的系统动量守恒或在某一方向动量守恒．(3)反冲运动中，由于有其他形式的能转化为机械能，所以系统的机械能增加．2．讨论反冲运动应注意的两个问题(1)速度的方向性：对于原来静止的整体，可任意规定某一部分的运动方向为正方向，则反方向的另一部分的速度就要取负值．(2)速度的相对性：反冲问题中，若已知相互作用的两物体的相对速度，应先将相对速度转换成相对地面的速度，再列动量守恒方程．二、火箭的工作原理分析1．火箭喷气属于反冲类问题，是动量守恒定律的重要应用． 2．分析火箭类问题应注意的三个问题(1)火箭在运动过程中，随着燃料的燃烧，火箭本身的质量不断减小，故在应用动量守恒定律时，必须取在同一相互作用时间内的火箭和喷出的气体为研究对象．注意反冲前、后各物体质量的变化．(2)明确两部分物体初、末状态的速度的参考系是否为同一参考系，如果不是同一参考系要设法予以转换，一般情况要转换成对地的速度． (3)列方程时要注意初、末状态动量的方向． 三、反冲运动的应用——“人船模型” 1．“人船模型”问题两个原来静止的物体发生相互作用时，若所受外力的矢量和为零，则动量守恒． 2．人船模型的特点(1)两物体满足动量守恒定律：m 1v 1－m 2v 2＝0.(2)运动特点：人动船动，人停船停，人快船快，人慢船慢，人左船右，人、船位移比等于它们质量的反比，即x 1x 2＝m 2m 1.总结提升“人船模型”是利用平均动量守恒求解的一类问题，解决这类问题应注意： (1)适用条件：①系统由两个物体组成且相互作用前静止，系统总动量为零；②在系统内发生相对运动的过程中至少有一个方向的动量守恒(如水平方向或竖直方向)． (2)画草图：解题时要画出各物体的位移关系草图，找出各长度间的关系，注意两物体的位移是相对同一参考系的位移．例题精练1．关于反冲运动的说法中，正确的是( )A ．抛出部分的质量m 1要小于剩下部分的质量m 2才能获得反冲B ．若抛出部分的质量m 1大于剩下部分的质量m 2，则m 2的反冲力大于m 1所受的力C ．反冲运动中，牛顿第三定律适用，但牛顿第二定律不适用D ．抛出部分和剩余部分都适用于牛顿第二定律 答案 D解析 由于系统的一部分向某一方向运动，而使另一部分向相反方向运动，这种现象叫反冲运动．定义中并没有确定两部分之间的质量关系，故选项A 错误．在反冲运动中，两部分之间的作用力是一对作用力与反作用力，由牛顿第三定律可知，它们大小相等，方向相反，故选项B 错误．在反冲运动中一部分受到另一部分的作用力产生了该部分的加速度，使该部分的速度逐渐增大，在此过程中对每一部分牛顿第二定律都成立，故选项C 错误，选项D 正确．2．将质量为1.00 kg 的模型火箭点火升空，50 g 燃烧的燃气以大小为600 m/s 的速度从火箭喷口在很短时间内喷出．在燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为(喷出过程中重力和空气阻力可忽略)( ) A ．30 kg·m/s B ．5.7×102 kg·m/s C ．6.0×102 kg·m/s D ．6.3×102 kg·m/s答案 A解析 设火箭的质量为m 1，燃气的质量为m 2.由题意可知，燃气的动量p 2＝m 2v 2＝50×10－3×600 kg·m/s ＝30 kg·m/s.以火箭运动的方向为正方向，根据动量守恒定律可得，0＝m1v 1－m 2v 2，则火箭的动量大小为p 1＝m 1v 1＝m 2v 2＝30 kg·m/s ，所以A 正确，B 、C 、D 错误．随堂练习1．静止的实验火箭，总质量为M ，当它以相对地面的速度v 0喷出质量为Δm 的高温气体后，火箭的速度为( ) A.Δm M －Δm v 0 B ．－Δm M v 0C.ΔmM v 0 D ．－ΔmM －Δm v 0答案 D解析 火箭整体动量守恒，以v 0的方向为正方向，则有(M －Δm )v ＋Δm v 0＝0， 解得：v ＝－ΔmM －Δm v 0，负号表示火箭的运动方向与v 0方向相反．2．(多选)某同学想用气垫导轨模拟“人船模型”．该同学到实验室里，将一质量为M 、长为L 的滑块置于水平气垫导轨上(不计摩擦)并接通电源．该同学又找来一个质量为m 的蜗牛置于滑块的一端，在食物的诱惑下，蜗牛从该端移动到另一端．下面说法正确的是( ) A ．只有蜗牛运动，滑块不运动 B ．滑块运动的距离是M M ＋m LC ．蜗牛运动的位移是滑块的Mm倍D ．滑块与蜗牛运动的距离之和为L 答案 CD解析 根据“人船模型”，易得滑块的位移为m M ＋m L ，蜗牛运动的位移为MM ＋m L ，C 、D 正确．综合练习1．（黑龙江鹤岗一中高一期末）如图所示，水平地面上紧挨着的两个滑块P 、Q 之间有少量炸药（质量不计），爆炸后P 、Q 沿水平地面向左、右滑行的最大距离分别为0.8m 、0.2m 。

射流知识点总结一、射流的定义射流是指液体或气体在一定条件下经过喷嘴或管道的流动，受到一定的压力驱动，以高速喷射而成的一种流动形态。

射流是一种经常出现在我们日常生活和工程实践中的流体现象，比如水龙头中的水流、火箭推进器中的燃气流等等。

二、射流的形成在射流形成的过程中，通常需要有一定的压力差，以驱动流体通过喷嘴或管道，形成高速的射流。

射流的形成主要有以下几种方式：1. 压力射流：当容器内的流体受到一定的压力作用时，通过喷嘴或孔洞等结构，流体会形成高速的射流。

这种射流形式常见于喷气发动机、水下喷射系统等。

2. 动量射流：当一种流体在一定条件下受到一定的动量作用时，也会形成射流。

比如在水下潜水艇的尾部会有高速射流，这是因为潜水艇在水中的运动会产生一定的动量，在尾部的流体受到这种动量作用后，形成高速的射流。

3. 燃烧射流：在一些燃烧过程中，燃烧产生的高温气体也会形成射流。

比如火箭发动机中的燃气排放就是一种燃烧射流，它的形成是由于燃烧反应产生的高温气体在一定条件下通过喷嘴而形成的高速射流。

三、射流的特性射流作为一种特殊的流动形态，具有下面几个特性：1. 高速：射流通常以很高的速度流动，这是因为在形成射流的过程中，流体受到了一定的压力差或动量作用，从而形成了高速的流动状态。

2. 谐振：在一些特定的情况下，射流会产生特定的频率，这种现象被称为谐振。

比如在一些管道中，流体通过喷嘴形成的射流可能会产生一定的频率振荡，这对于一些工程和科研应用有一定的影响。

3. 稳定性：射流通常具有一定的稳定性，即使在一定的环境条件下，射流也会保持一定的形态和流动状态。

这一特性对于一些实际应用来说是非常重要的，比如火箭喷口的射流稳定性就对推力和运动轨迹有着重要影响。

4. 受力作用：在射流形成的过程中，流体会受到一定的力学作用，比如压力力、动量力等，这对射流的形态和流动状态有着重要的影响。

四、射流的应用射流作为一种重要的流体现象，在工程和科研中具有广泛的应用。

高压水射流清洗作业安全规范1. 主题内容与适用范围1.1. 本标准规定了高压水射流清洗作业与安全规范，它包括清洗作业队（人员、培训、防护与事故）。

作业前的准备、作业规程、设备维护和名词术语。

1.2.高压水射流清洗作业包括清洗、剥层、破碎、除锈（漆）、清砂等。

1.3.本标准适用于高压水射流设备（以下简称设备）的制造、试验与使用。

1.4.本标准不能替代操作与维护系统必须的培训。

受训者必须接受专业技术培训并能证明他们具备清洗作业的知识和能力。

1.5.高压水射流都是危险的，并可能造成伤害，因此，凡应用高压水射流时都应执行本标准。

1.6.系统的正确操作与使用是操作者的职责，操作者应熟悉高压水射流设备的基本组成部分。

2.清洗作业队2.1人员2.1.1清洗作业一般清洗作业至少需3人组成，具体作业人数视工程大小、难易和环境等实际情况而定。

作业队长要确保作业前：1）协调好全队的工作；2）充分做好作业前的准备工作（见3）；3）已安排好具体作业程序（见4）;4）已清理好作业场地并确保在清洗作业期间不被占用。

2.1.2喷枪操作者直接操作喷枪、喷头或喷枪进行射流清洗作业者，喷枪操作者在作业开始后必须控制射流。

2.1.3泵操作者作业的第二个人员即泵操作者，在清洗作业期间监视并控制泵压力的升降，同时，必须始终注意喷枪操作者，以便其一旦遇到困难或发出疲劳信号时能立即作出反映。

泵操作者同时还应注意作业现场及周围情况，以防非作业人员进入作业现场或出现其它隐患。

一旦出现任何意外情况，泵操作者必须立即降低泵压力直到隐患排除再重新作业，泵操作者在降低泵压力时应发出警告，以免喷枪操作者因反冲力的突然消失而失去平衡。

2.1.4其它操作者根据作业具体情况，清洗作业队可能还需要其它操作者。

例如，当喷枪或柔性喷头不断向前进给时，喷枪操作者应再配一名助手，再如，当泵的位置距喷枪操作者较远，可能在其视线以外，此时则需一名队员监视整个清洗作业现场，在喷枪操作者与泵操作者之间联络。

反冲与碰撞知识点总结引言反冲和碰撞是物理学中常见的现象，它们在日常生活中随处可见，也是各种机械设备和交通工具运行的重要原理。

理解反冲和碰撞的知识对于我们正确认识世界，解决实际问题具有重要意义。

本文将介绍反冲和碰撞的基本概念、相关定律和应用实例，希望能够帮助读者加深对这一领域的认识。

一、反冲的基本概念反冲是指一个物体受到力的作用后，自身也向相反方向产生一个等大的力，这是牛顿第三定律的基本内容。

反冲是一个广泛存在的现象，例如当我们站在滑板上向后用力踹墙的时候，会感到自己的身体向前滑动，这就是典型的反冲现象。

牛顿第三定律可以用公式表示为F1=-F2，其中F1是第一个物体受到的力，F2是第二个物体受到的力，它们的大小相等，方向相反。

在反冲的过程中，两个物体之间的力相互作用，导致它们产生了相反的运动的情况。

反冲现象在日常生活中也表现得非常明显，例如开火枪的时候，枪托会向后移动，这就是因为燃烧后产生的气体向前冲击，枪托为了满足牛顿第三定律的要求而向后移动。

又如摩托车发动机工作时，摩托车本身会有向前的冲动，而人体会感受到向后的推力。

总而言之，反冲是因为牛顿第三定律而产生的现象。

除了牛顿第三定律的解释，反冲还可以用动量守恒定律解释。

根据动量守恒定律，系统内物体总的动量守恒，因此反冲的动量是守恒的。

例如在空间中，一个飞船发射出一颗子弹，因为子弹的速度很大，所以子弹的动量也很大。

但发射后飞船的质量减小了，所以飞船的速度也稍稍增加，这就是反冲的动量守恒原理。

二、碰撞的基本概念碰撞是两个或两个以上的物体间的瞬间接触的情况，它是物体相互作用的一种表现形式。

在碰撞中，物体之间会发生一系列的变化，如速度、动量、能量等。

在物理学中，碰撞分为完全弹性碰撞和非完全弹性碰撞两种。

在完全弹性碰撞中，两个物体在发生碰撞后，除了相互作用的力之外，它们之间不会有能量损失，且碰撞后各自的速度和动量都能够得到完全保存。

而在非完全弹性碰撞中，则意味着碰撞后物体之间有能量损失，它们的速度和动量不再完全守恒。

射流泵效率计算公式
射流泵（或称喷射泵）是一种利用流体动量原理来提供压力增加的设备。

射流泵的效率可以根据下述公式进行计算：
效率（η）= （Q2 * ΔP） / (Q1 * h)
其中：
•Q1 是驱动流体（推动流体）的流量
•Q2 是射流泵输出流体的流量
•ΔP 是驱动流体通过射流泵时的压力增加（出口压力 - 入口压力）
•h 是射流泵头，表示输出流体的液位高度（液位差）
需要注意的是，这个公式是一个理想情况下的近似计算，并且不考虑射流泵本身的摩擦损失、泄漏和其他能量损失。

实际的射流泵效率可能会受到许多因素的影响，包括管路摩擦、流体进口条件、泵的设计和运行状态等。

、泵压力、流量→求电机功率
: 泵额定压力MPa，: 泵流量L/min, :电机功率kW.
泵压力、流量→求发动机功率
: MPa, : L/min, : kW.
2、喷嘴直径计算及喷嘴选择
（1）
式中, 为喷嘴直径，mm；为喷射压力，bar；
为喷射流量，L/min；为喷嘴个数.
为喷嘴效率系数，对喷枪喷嘴
0，对柔性喷杆
（2）
式中, Nozzle#为喷嘴索引号；q: 流量, GPM (gal/min)；p: 压力,
psi(lb/inch2)
3、管路压力损失计算
高压硬管压力损失：，雷诺数：
高压软管压力损失：，雷诺数：
为流量，L/min； D为钢管（软管）内径，
式中：∆p为压力损失，MPa/m；
4、高压水射流反作用力计算
:有效流量，L/min; :工作压力,MPa
:反作用力，N；
：有效流量，L/min; :工作压力，
:反作用力，N；
：有效流量，L/min；:工作压力，
:反作用力，lb；。

射流泵主要参数、构造以及工作原理2.1 射流泵的主要参数射流泵的主要参数包括：（1） 流量比：工作流量吸入流量==0Q Q q s； （2） 压力比：工作压力射流泵压力=∆∆=0p p h c； （3） 容重比：工作流体的容重被吸流体的容重==0γγγs s ； （4） 面积比：喷嘴出口处收缩面积喉管面积==13f f m 。

2.2 射流泵的构造射流泵由喷嘴、喉管入口、喉管、吸入室以及扩散管等零部件组成。

在总装时要保证喷嘴、喉管和扩散管的同心度。

其主要部件如下：（1） 喷嘴液体射流泵喷嘴一般采用收缩圆锥形成流线型，如下图所示：（a ）圆锥形喷嘴；（b ）流线形喷嘴.图2-1 喷嘴形式（2） 喉管入口采用收缩圆锥形，或光滑曲线形，见图2-2。

在抽送泥浆时，必须保证它和喷嘴间的环形面积能够通过最大粒径的固体。

（a ）圆锥形喉管入口；（b ）光滑曲线形入口.图2-2 喉管入口形式（3） 喉嘴距它对射流泵的性能有很大影响，一般可采用3)15.0(d L c-=。

在抽送泥浆时要考虑有足够的喉嘴距，以保证通过最大粒径的固体。

（4） 喉管它的长度k L 过短流体就不能均匀混合，导致喉管出口处的流速分布很不均匀，使扩散管损失加大。

相反，喉管过长则增加摩阻损失，实验表明液体射流泵的喉管最优长度3)75(d L k -=。

在抽送泥浆时，喉管直径3d 要能够通过最大粒径固体。

喉管一般采用圆柱形。

（5） 扩散管扩散管的作用是把射流泵喉管出口处液体的动能转变为压能。

扩散损失与扩散管入口流速分布、扩散角和扩散断面直径比3d d c有关。

一般采用均匀扩散角︒︒=8~5β，4~23=d d c ，对与面积比小于4的射流泵，为了减少扩散损失，可以采取分段扩散。

图2-3 扩散管示意图（6）吸入室按工作流体与被吸流体的流向，有平行和斜交（垂直）两种，在抽送泥浆时吸入管道设计成锥形，以提高吸入泥浆浓度，防止关口被堵塞。

（a）水平进水；（b）斜交进水.图2-4 吸入室形式。

超音速射流对发射筒底箱的冲击流场计算摘要：本文研究了超音速射流对发射筒底箱的冲击流场。

基于来自实验和理论的数据，我们开发了一种分析方法来模拟射流的冲击作用，并用此模型研究了不同参数下射流的冲击流场特性。

结果表明，当发射角度变化时，射流形成的冲击波分布存在明显变化，而当射流夹角减小时，冲击波向发射筒底箱上部集中，其能量也得到显著提升。

关键词：超音速射流流场冲击波发射角度射流夹角发射筒底箱。

正文：一、背景描述超音速射流是指由飞行器火箭发动机发出的射流，该射流按照一定的发射角度，以超音速的速度向前发射。

它的存在有助于飞行器的推力和控制能力，但会产生一定程度的冲击力，这会对发射筒底箱造成严重的冲击。

因此，研究该射流场冲击力对发射筒底箱的影响，对于确定飞行器设计参数和提高发射筒底箱的可靠性具有重要意义。

二、方法本文使用耦合有限元（CFD）/热传导（TC）计算方法，使用Ansys Fluent和AFLR5.0软件，解决超音速射流对发射筒底箱的冲击流场问题。

我们使用不同的参数，如发射角度，射流夹角，内部结构等，模拟发射系统的冲击流场特性。

三、结果我们通过对比不同发射角度下的计算结果，发现了发射角度的改变对射流的冲击波分布的明显影响。

此外，通过对射流夹角的改变，我们还发现，当射流夹角减小时，射流产生的冲击波向发射筒底箱上部集中，其能量也得到了显著提升。

四、结论本文研究了超音速射流对发射筒底箱的冲击流场。

基于来自实验和理论的数据，我们开发了一种分析方法来模拟射流的冲击作用，并用此模型研究了不同参数下射流的冲击流场特性。

结果表明，当发射角度变化时，射流形成的冲击波分布存在明显变化，而当射流夹角减小时，冲击波向发射筒底箱上部集中，其能量也得到显著提升。

在飞行器设计中，超音速射流的应用可以提高飞行器的推力和控制性能。

因此，在实际的飞行器设计过程中，超音速射流的控制是十分重要的。

然而，由于其强烈的冲击效应，超音速射流的使用可能会对飞行器的发射系统造成严重的冲击。