全 文 ：第 v{卷 第 y期
u s s u年 tt 月
林 业 科 学
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针叶树材径向和弦向气体渗透的三维流阻网络
侯祝强 鲍甫成
k中国林业科学研究院木材工业研究所 北京 tsss|tl
摘 要 } 将针叶树材气体渗透的三维流阻网络理论进行了扩充 o提出了气体径向和弦向渗透次级流阻网络
的二维等效流阻网络及二维等效流阻网络流阻基元的确定和等效流阻的求解方法 o将三维流阻网络从关于
针叶树材气体纵向渗透性研究 o扩展到针叶树材气体径向和弦向渗透性研究 ∀提出了针叶树材径向和弦向气
体渗透三维流阻网络理论 o计算了马尾松试件径向和弦向渗透系数 o并与测量值进行比较 o结果表明两值相符
合 ∀将本文的针叶树材径向和弦向气体渗透三维流阻网络理论与此前关于针叶树材纵向气体渗透的三维流
阻网络工作相结合 o可以使用三维流阻网络计算针叶树材纵向 !径向 !弦向的气体渗透系数 o其在木材干燥 !改
性 !防腐有应用价值 ∀
关键词 } 木材气体径向渗透性 o木材气体弦向渗透性 o流阻 o渗流网络 o实空间重正化
收稿日期 }usss2tu2uz ∀
基金项目 }国家/九五0攀登计划资助项目k|x2专2szl ∀
ΤΗΕ ΤΗΡΕΕ2∆ΙΜΕΝΣΙΟΝΑΛ ΦΛΟΩ2ΡΕΣΙΣΤΟΡ ΝΕΤ ΩΟΡ Κ ΦΟΡ ΡΑ∆ΙΑΛ
ΑΝ∆ ΤΑΝΓΕΝΤΙΑΛ ΓΑΣ ΠΕΡ ΜΕΑΒΙΛΙΤΨ ΟΦ ΣΟΦΤ ΩΟΟ∆Σ
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k Τηε Ρεσεαρχη Ινστιτυτε οφ Ωοοδ Ινδυστρψo ΧΑΦ Βειϕινγtsss|tl
Αβστραχτ } ׫¬¶³¤³¨µ§¨√¨ ²¯³¨ §·«¨ ·«¨²µ¼²±·«¨ ·«µ¨ 2¨§¬°¨ ±¶¬²±¤¯ ©¯²º2µ¨¶¬¶·²µ±¨·º²µ®©²µª¤¶³¨µ°¨ ¤¥¬¯¬·¼²©¶²©·º²²§¶
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·²µ±¨·º²µ®º¤¶³µ¨¶¨±·¨§©²µ·«¨ ©¯²º ²©ª¤¶¬±·«¨ µ¤§¬¤¯ ¤±§·¤±ª¨ ±·¬¤¯ §¬µ¨¦·¬²±q׫¨ °¨ ·«²§«¤§¥¨ ±¨ª¬√¨ ±¬±·«¬¶³¤³¨µ
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©¯²º¶·«µ²∏ª«·«¨ ¶²©·º²²§¶¤±§·² √¨¤¯∏¤·¨·«¨ ª¤¶³¨µ°¨ ¤¥¬¯¬·¼¬± ²¯±ª¬·∏§¬±¤¯ oµ¤§¬¤¯ ¤±§·¤±ª¨±·¬¤¯ §¬µ¨¦·¬²±¶³µ²√¬§¨§
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Κεψ ωορδσ} •¤§¬¤¯ ª¤¶³¨µ°¨ ¤¥¬¯¬·¼ ²©º²²§oפ±ª¨ ±·¬¤¯ ª¤¶³¨µ°¨ ¤¥¬¯¬·¼ ²© º²²§oƒ¯ ²º2µ¨¶¬¶·²µo°¨ µ¦²¯¤·¬²± ±¨·º²µ®o
• ¤¨¯ ¶³¤¦¨ µ¨±²µ°¤¯¬½¤·¬²±
气体通过针叶树材内部存在的孔隙通道进行渗透 o针叶树材内部孔隙通道在纵向 !径向 !弦向存在
着差异 o这种差异与针叶树材纵向 !径向 !弦向气体渗透性的差异紧密相关 ∀此前 o我们提出了关于针叶
树材气体纵向渗透的三维流阻网络理论 o讨论分析了针叶树材气体纵向渗透性k鲍甫成等 oussul ∀本文
将运用三维流阻网络 o针对针叶树材气体径向和弦向渗透进行讨论分析 ∀
t 径向和弦向试件的气体渗透流阻网络
111 径向和弦向气体渗透试件的等效截面
测量所用的径向k弦向l渗透试件形状如图 tk¤l所示的等厚圆盘 o若其半径为 Ρ则相应的渗透截面
积为 ΠΡu ∀根据气体渗透系数的实际测量结果 o渗透系数与试件渗透截面的形状无关 o完全可将径向
k弦向l渗透试件等效视为一个边长为 ΠtΠu Ρ的正方形渗透截面k厚度不变l试件 o其如图 tk¥l所示 ∀径
向k弦向l渗透试件的截面经过这样的变换之后 o有关针叶树材气体纵向渗透试件的三维流阻网络理论
k鲍甫成等 oussul o就能够应用于针叶树材气体径向和弦向渗透的讨论分析之中 ∀
图 t 木材气体径向k弦向l渗透试件
截面的等效变换示意图
ƒ¬ªqt ≥¦«¨ °¤·¬¦§¬¤ªµ¤° ²©·«¨ ¨´ ∏¬√¤¯ ±¨·
¦µ²¶¶2¶¨¦·¬²± ²©·«¨ ¶³¨¦¬°¨ ±©²µª¤¶³¨µ°¨ ¤¥¬¯¬·¼
¬±·«¨ µ¤§¬¤¯k·¤±ª¨±·¬¤¯l §¬µ¨¦·¬²±

1 .2 径向和弦向渗透的流阻网络基元组的等效流路
援引关于针叶树材气体纵向渗透流阻网络基元组的选择 o及其
基元组等效流路的讨论结果k鲍甫成等 ousstl o可以得到关于气体径
向和弦向渗透流阻网络基元组的等效流路k如图 u所示 o左图中的数
字表示管胞的序号 o右图中的数字表示流阻连接点的序号l o其包含
在纵向 !径向 !弦向两两对称排列的 {个针叶树材管胞 ∀
对于气体径向渗透流阻网络基元组的等效流路 o图 u所示的各个
端点之间的流阻与有关管胞的流阻分量关系如下 }
• tu € ΡΡγx ~ • tv € ΡΡγt ~• tw € ΡΡγv ~• tx € ΡΡγz ~• uv € ΡΛγt n ΡΛγx ~• ux € ΡΤγx
n ΡΤγz ~• uy € ΡΡγx n ΡΡγy ~• vw € ΡΤγt n ΡΤγv ~• vz € ΡΡγt n ΡΡγu ~• wx € ΡΛγv n ΡΛγz ~
• w{ € ΡΡγv n ΡΡγw ~• x| € ΡΛγz n ΡΛγ{ ~• yz € ΡΛγu n ΡΛγy ~• y| € ΡΤγy n ΡΤγ{ ~• yts €
ΡΡγy ~• z{ € ΡΤγu n ΡΤγw ~• zts € ΡΡγu ~• {| € ΡΛγw n ΡΛγ{ ~• {ts € ΡΡγw ~• |ts € ΡΡγ{ ∀
图 u 气体径向k弦向l渗透流时流阻
网络基元组的等效流路图
ƒ¬ªqu ׫¨ ¦¬µ¦∏¬·§¬¤ªµ¤° ²©ª¤¶³¨µ°¨ ¤·¬±ª¬±·«¨ µ¤§¬¤¯
k·¤±ª¨±·¬¤¯l §¬µ¨¦·¬²±·«µ²∏ª«¤¥¯²¦®²©·«¨ ©¯²º2µ¨¶¬¶·²µ
}纵向 ׫¨ ²¯±ª¬·∏§¬±¤¯ §¬µ¨¦·¬²±o• }径向 ׫¨ µ¤§¬¤¯ §¬µ¨¦·¬²±o
× }弦向 ׫¨ ·¤±ª¨±·¬¤¯ §¬µ¨¦·¬²±q

u 径向和弦向渗透试件次级流阻网络及其等效流阻
211 径向和弦向渗透试件次级流阻网络的排列与数目
对于一个有 uss万个以上管胞k流阻基元l的径向或
弦向渗透试件流阻网络 o是由一定数目的次级流阻网络
所组成的k鲍甫成等 oussul o一个针叶树材径向或弦向渗
透试件各次级流阻网络的排列如图 v中的k¤l和k¥l所
示 ∀
若径向k弦向l渗透试件的等效正方形横截面边长为
αχ !管胞的有效平均长度为 ˏs o则可算出试件纵向管胞
数目 ͏χ和试件所包含的管胞总数目为 Νχ o其所具有的
次级流阻网络的数目为 }
Νχ≤ € ΝχΝχv ktl
212 径向(弦向)渗透试件次级流阻网络的等效流阻
u1u1t 次级流阻网络的三维空间重正化变换 根据上节的讨论 o由径向k弦向l渗透试件的半径以及试
件管胞的有效长度 o可算得各个径向k弦向l渗透试件的 ͏χ为 ts左右 ∀援引关于针叶树材气体纵向渗
透流阻网络的结果k鲍甫成等 oussul oϑ€ v时 ouv € { oϑ€ w时 ouw € ty ∀那么 o径向k弦向l渗透试件的三
维次级流阻网络等效流阻值 o应该是在经三次重正化变换后所得的 Ρkvl和经四次重正化变换后所得的
Ρkwl之间 o即对于含有 ts个左右管胞的径向k弦向l渗透试件 o其三维次级流阻网络的等效流阻值 Ρχ•
有 Ρkwl  ΡχΡ  Ρkvl o且
ΡχΡ € Ρkvl p ΝχΛ p ΝkvlΝkwl p Νkvl
ΝχuΛ
Νukwl k Ρkvl p Ρkwll kul
式中 Νkvl和 Νkwl分别为第 v次和第 w次重正化变换后 o次级流阻网络纵向包含的管胞数目 ∀
u1u1u 次级流阻网络等效流阻的二维连接 设径向k弦向l渗透试件在径向与弦向包含的管胞数目分
别为 ΝΡχ和 Ν×χ o并令
µt € ΝχΡΝχ kvl
w| 林 业 科 学 v{卷
µu € ΝχΤΝχΛ kwl
沿径向k弦向l渗透试件的等效横截面两个边长和厚度方向k即试件的纵向 !径向 !弦向l o以 ͏χ为
单位将试件纵向 !径向 !弦向包含的管胞进行划分 o得到 µt ≅ µu 个次级流阻网络k如图 v中的k¤l所示 o
图中每一矩形长条代表试件流阻网络的一个次级网络l ∀这样 o一个径向渗透试件的流阻网络也可视为
Νχ• ×k µt ≅ µul个次级流阻网络在 •2×平面上叠加而成 ∀对这 Νχ• ×个试件的次级网络进行 µ 次三维重
正化变换 o就得到 Νχ• ×个经过 µ 次三维重正化变换后所得的 !并在 •2×平面上竖直排列的径向渗透试
件各次级流阻网络的等效流阻 o其如图 v中的k¥l所示k图中每一竖立着的矩形长条代表一个次级网络
经过重正化变换后的等效流阻l ∀此时 o气体沿位于在 •2×平面内的径向k弦向l流过 ∀
图 v 径向渗透试件次级流阻网络及其等效流阻排列示
ƒ¬ªqv ׫¨ ¤µµ¤±ª¨ °¨ ±·²©¶¨¦²±§¤µ¼©¯²º2µ¨¶¬¶·²µ±¨·º²µ®¨´ ∏¬√¤¯ ±¨·©¯²º2µ¨¶¬¶·²µ¬±¶³¨¦¬°¨ ±
©²µª¤¶³¨µ°¨ ¤¥¬¯¬·√¬±·«¨ µ¤§¬¤¯k·¤±ª¨±·¬¤¯l §¬µ¨¦·¬²±

根据次级流阻网络的定义 o各次级流阻网络在与渗透方向方向垂直的两个纹理方向互不连通 ∀在
图 v中沿渗透方向前后相接的 µt 个次级网络等效流阻分别串联成 µu 列 o这 µu 列串联的流阻再并联
构成径向k弦向l渗透试件的等效流阻 o如图 w所示 ∀
图 w 径向k弦向l渗透试件次级流阻网络等效流阻连接图
ƒ¬ªqw ׫¨ ¦²±±¨ ¦·¬²± ²©¶¨¦²±§¤µ¼©¯²º2µ¨¶¬¶·²µ±¨·º²µ®¬±¶³¨¦¬°¨ ±©²µ
ª¤¶³¨µ°¨ ¤¥¬¯¬·¼¬±·«¨ µ¤§¬¤¯k·¤±ª¨±·¬¤¯l §¬µ¨¦·¬²±

按照试件次级流阻网络的定义k鲍甫成等 o
ussul o此时径向k弦向l渗透试件中渗透气体只
沿着渗透方向流动 o而不会沿与渗透方向垂直
的另外两个纹理方向流动 ∀实际过程中渗透气
体沿渗透方向即沿径向k弦向l在次级流阻网络
间流动 o并不是仅仅通过沿管胞径面k或弦面l
壁上导通纹孔构成的通道流动 ∀由于渗透气体
沿纵向流动时的阻力相对沿径向和弦向流动时
较小 o这时候渗透气体可以在管胞之间纵向搭
接面上导通纹孔构成的通道中流动 o从而极大
地促进和加强了渗透气体沿径向在次级流阻网
络间的流动 ∀显然 o这样的流动不是渗透气体
仅沿径向的一维流动 o而是渗透气体同时沿径
向k弦向l和纵向的二维流动 ∀根据物体运动的
可叠加性 o可以认为当渗透气体沿径向k弦向l流过如图 w所示的 µt 个沿径向k弦向l相连的次级流阻
网络时 o同时也沿纵向流过 µt 个次级流阻网络 ∀这样渗透气体通过图 w中一列 µt 个次级流阻网络的
流动 o就等效于渗透气体在一个二维平面流阻网络中的流动 o而这个二维平面流阻网络由 µt ≅ µu 个次
级流阻网络的等效流阻 o在渗透方向按其径向k弦向l流阻分量以及在纵向按其纵向流阻分量 o一一相连
接而成 o其如图 x所示 ∀
x| 第 y期 侯祝强等 }针叶树材径向和弦向气体渗透的三维流阻网络
同样如前所指出的k鲍甫成等 oussul oµt 不一定是 u的某一正整数幂次方的数 o应选择一个正整数
Πo使得有 uΠp t [ µt [ uΠ o从而确定这样一个平面流阻网络二维重正化变换的最大次数 Π∀一个径向
k弦向l渗透试件有 µu 列沿径向 !且由 µt 个次级流阻网络流阻连接的流路 o从而对应着 µu 个如图 w所
示的等效流路 o分别对其进行二维重正化变换后 o可以得到由 µu 个经二维重正化变换后所得的等效流
阻并联构成的流路 ∀
图 x 沿径向连接的一列次级流阻网络的等效流阻图
ƒ¬ªqx ׫¨ ¨´ ∏¬√¤¯ ±¨·¦¬µ¦∏¬·²©¤µ²º ²©©¯²º2µ¨¶¬¶·²µ¶²©·«¨ ¶¨¦²±§¤µ¼ ±¨·º²µ®
¬± ¶¨µ¬¨¶¬±·«¨ µ¤§¬¤¯ §¬µ¨¦·¬²±

u qu qv 次级流阻网络等效流阻的二维重正化
变换 对于二维平面流阻网络 o其重正化变换
过程如图 z所示kŽ¬±ªot|{|l ∀在图 yk¤l中 o用
一个小方框代表着二维平面网络的一个流阻基
元 o加黑的大方框则代表整个网络 o其包含了共
计 ywk{ul个流阻基元 ∀选择上下 !左右对称排
列的 w 个流阻基元构成基元组k如图 yk¤l所
示l o整个网络包含了 ty个这样的基元组 ∀将
各基元组内的流阻按选定的方式归并成为一个
新的流阻 o由这 ty个新的流阻基元表示的网络
如图 yk¥l所示 ∀重复以上的过程 o最后就得到
了如图 yk§l所示的由一个单一流阻基元表示的
网络 o因而也就是整个网络的流阻 ∀
对于二维平面网络 o按所选定的构造基元组的方式 o通过一次变换后 o网络的流阻基元数目减小 tΠ
w o网络相互垂直的两个边长方向上流阻基元数目减小 tΠu ∀那么对网络进行 ν次重正化变换后 o网络
基本单元的总数目减小ktΠwlνktΠuu±l o如果对网络进行 x次重正化变换 o其基本单元数目将减小 tΠtsuw ∀
图 y 二维平面网络重正化变换示意图
ƒ¬ªqy ≥¦«¨ °¤·¬¦§¬¤ªµ¤° ²©µ¨±²µ°¤¯¬½¤·¬²± ³µ²¦¨§∏µ¨ ²©·º²2§¬°¨ ±¶¬²±¤¯ ±¨·º²µ®

v 气体径向和弦向渗透系数测量与计算
311 气体径向和弦向渗透系数测量
气体径向和弦向渗透系数测量选用人工林马尾松 o试材的来源 !试件的气干和调湿处理 !测量使用
的装置与气体纵向渗透系数测量相同k鲍甫成等 oussul o但气体径向和弦向渗透系数测量的试件为厚
t1x¦°半径 t1|¦°的圆盘 o测量时使用与纵向渗透试件不同的试件夹具 ∀
为保证渗透气流是线性流k侯祝强等 ot|||l o实验的观测结果 o控制渗透气体体积流率 Θ小于 t1z
≅ tsp y °v#¶pt ∀本文共分别测量了来自 y棵树段的 wv个径向渗透试件和 vz个弦向渗透试件的气体渗
透系数 ∀气体径向渗透系数测量结果的平均值为 t1w ≅ tsp tw °u o分布范围为 u1v ≅ tsp tx ∗ w1y ≅ tsp tw
°u ~气体弦向渗透系数测量结果的平均值为 w1x ≅ tsp tx °u o分布范围为 t1u ≅ tsptx ∗ t1v ≅ tsp tw °u ∀气
体径向和弦向渗透系数测量时的环境温度分别是 tz1{y ε 和 tz1wu ε o而相应的各试件两端平均压强的
平均值是 t1tyy ≅ tsx °¤和 t1vwz ≅ tsx °¤∀测量中的计算公式与气体纵向渗透系数测量的相同 o为
Κª € ΛΓΘΠsΑ∃Πk Πs n ∃ΠΠul kxl
y| 林 业 科 学 v{卷
312 气体径向和弦向渗透系数计算
由径向k弦向l渗透试件的厚度 !等效截面边长以及管胞的有效长度 !径向和弦向直径 o算出试件的
纵向和径向k弦向l管胞数目后 o再利用kvl式可算得径向渗透试件二维流阻网络的 µt o其值大部分在 vs
∗ vu的范围内 o少部分为 vv ~弦向渗透试件二维流阻网络的 µt 在 vw ∗ vy的范围内 ∀
将有关量代入kwl式中 o可以得到径向渗透试件的二维流阻网络的 µu 为 o
µu € ˏsΛ• kyl
而弦向渗透试件的二维流阻网络的 µu 为 o
µu € ˏsΛ× kzl
上两式中 ˏs为试件管胞的平均等效长度 oΛ× 和 Λ• 为试件管胞弦向和径向直径 ∀由kyl !kzl两式知 o径
向渗透试件二维流阻网络的数目 o是一个与试件本身的尺寸大小无关的量 ∀将有关量的平均值代入k鲍
甫成等 oussul o算得径向渗透试件二维流阻网络的 µu 为 z{1v o弦向渗透试件二维流阻网络的 µu 为
zs1{ ∀
根据径向和弦向渗透试件二维流阻网络的 µt 的值 o选择其二维流阻网络重正化变换的最大次数
为 x ∀沿用计算纵向渗透次级流阻网络等效流阻线性插值的思路k鲍甫成等 oussul o构成如下的二维次
级流阻网络等效流阻的计算公式 ∀
Ρ≤ € Ρkwl p µ
u
t
Νukxl k Ρkwl p Ρkxll k{l
k{l式中 Ρkwl和 Ρkxl分别为二维流阻网络经过 w次和 x次二维重正化变换后的等效流阻 oΝkxlk € vul为 x
次变换后在径向k或弦向l变换覆盖的管胞数目 ∀
严格来说k{l式不可直接用于 µt 大于 vu的二维流阻网络等效流阻的计算 ∀但由计算知 o二维流阻
网络 y次变换后的 Ρkyl与 Ρkxl相差不到百分之一 o当计算插值两点附近的值时 o可运用两点间线性插值
外推法k清华大学 !北京大学5计算方法6编写组 ot|{xl ∀因此 o可使用k{l式计算 µt 大于 vu的二维流阻
网络的等效流阻 ∀
根据运用流阻计算气体纵向渗透系数的讨论结果k鲍甫成等 oussul o因试件一部分管胞被完全堵塞
对气体渗透的影响 o要使用有效流阻计算试件的渗透系数 o而试件的有效流阻由导通的次级流阻网络的
等效流阻并联构成 ∀试件导通的次级流阻网络平均数目可根据二项式分布的数学期望值算得 o径向和
弦向渗透试件的次级流阻网系首先由一个三维流阻网络变换后 o再由一个二维流阻网络变换得到 ∀对
于二维正方形渗流网络其导通的临界概率是 s1x|k≥·¤±¯¼ ot|{xl o径向和弦向渗透试件次级流阻网络的
三维变换与二维变换是相互独立的事件 o则由概率的乘法定理知 o次级流阻网络的导通概率应是三维渗
流网络和二维渗流网络导通的临界概率之积 o立方体渗流网络导通的临界概率 s1vk≥·¤±¯¼ ot|{xl则其为
s1tzz ∀此外 o依据计算气体纵向渗透系数的讨论结果 o选取径向和弦向渗透试件次级流阻网络数目的
平均值为 z{和 zt ∀
由计算气体纵向渗透系数时所使用的试件管胞结构参数平均值 o径向 !弦向渗透试件的长度 !横截
面积 o以及试件气体径向和弦向渗透系数测量的温度 !试件两端平均压强 !空气粘滞系数 !导通概率 o按
照与计算气体纵向渗透试件等效流阻和渗透系数完全相同的方法和步骤k鲍甫成等 oussul o算得的有关
结果列在表 t中 o作为比较表中也列出了渗透系数的测量结果的平均值 ∀
根据表 t中列出的结果 o试件径向和弦向渗透系数测量值与计算值较接近 o但还存在一定的差异 ∀
主要的原因在于测量中为便于夹持试件 o所使用的试件截面是变化的 o其如图 z所示 o试件/ t0和/ v0两
部分半径相同为 t1|¦°o而试件的/ u0部分半径为 u1w¦°∀使用kxl进行计算渗透系数测量值时 o截面 Α
z| 第 y期 侯祝强等 }针叶树材径向和弦向气体渗透的三维流阻网络
表 1 马尾松试件径向和弦向气体渗透系数的计算值与测量值
Ταβ . 1 Τηε χαλχυλατιον ανδ µεασυρεµεντ οφ ραδιαλ ανδ τανγεντιαλ περµεαβιλιτψ οφ σπεχιµεν το γασ
试件类别 ≥³¨¦¬° ±¨·¼³¨ Ν∞„ Π≤ Ν∞… Κ…„Π°u ʐ„Π°u
径向渗透 •¤§¬¤¯ ³¨µ° ¤¨¥¬¯¬·¼ z{ s qtzz tw qs t qv∞p tw t qw∞p tw
弦向渗透 פ±ª¨ ±·¬¤¯ ³¨µ°¨ ¤¥¬¯¬·¼ zt s qtzz tu q{ w qs∞p tx w qx∞p tx
≠ Ν∞„ p试件次级流阻网络平均数目 ~Π≤ p次级流阻网络的临界导通概率 ~Ν∞… p由二项式分布所得的试件有效次级流阻网络平均
数目 ~Κ…„ p渗透系数计算结果的平均值 ~ʐ„ p渗透系数测量结果的平均值 ∀ Ν∞„ }¤√ µ¨¤ª¨ ±∏°¥¨µ²©·«¨ ¶¨¦²±§¤µ¼ ±¨ ·º²µ®¶²©©¯²º2µ¨¶¬¶·²µ¬±
¤¶³¨¦¬° ±¨ oΠ≤ }·«¨ ³¨µ¦²¯¤·¬²±·«µ¨¶«²¯§³µ²¥¤¥¬¯¬·¼ ²©·«¨ ¶¨¦²±§¤µ¼ ±¨ ·º²µ®oΝ∞… }¤√¨ µ¤ª¨ ±∏°¥¨µ²©·«¨ ©¨©¨¦·¬√¨¶¨¦²±§¤µ¼ ±¨ ·º²µ®¶²©©¯²º2µ¨¶¬¶·²µ¬±
¤≥³¨¦¬°¨ ± oΚ…„ }·«¨ ¤√ µ¨¤ª¨ ²©ª¤¶³¨µ° ¤¨¥¬¯¬·¼ ²©¶³¨¦¬°¨ ±©µ²° ¦¤¯¦∏¯¤·¬²±oʐ„ }·«¨ ¤√¨ µ¤ª¨ ²©ª¤¶³¨µ° ¤¨¥¬¯¬·¼ ²©¶³¨¦¬°¨ ±©µ²° °¨ ¤¶∏µ¨° ±¨·q
取的是试件/ t0和/ v0部分的截面积 ∀由于试件/ u0部分的截面大于/ t0和/ v0 o这样就少计算了试件这一
部分的截面对渗透的影响 ∀为此考虑如下的修正 ∀试件的流阻由图 z所示的/ t0 !/ u0 !/ v0部分流阻串
联构成 o流阻的大小与其长度成正比而与其截面积成反比 ∀试件的厚度为 t1x ¦° o/ u0部分的厚度为 t
¦° o若试件的流阻为 Ρ≤ o截面不变均为 t1|¦°时 o/ u0部分的流阻是 uΠvk Ρ≤l o/ t0和/ u0两部分的流阻是
tΠvk Ρ≤l ∀如果试件/ u0部分的截面由 Αu 变成为 Αuχ o相应的流阻由 Ρu 变成为 Ρuχ o并且
Ρχu € ΑuΑχu Ρu k|l
试件/ u0部分由于其外表面被封涂 o对于渗透将产生影响 o若考虑其有效截面为实际截面的五分之
一 o将有关量代入k|l式可得到 Ρuχ € s1{vv Ρu o则整个试件的流阻是 s1{{| Ρ≤ o而试件实际应有的这一流
阻值所对应的渗透截面是 t1tuxΑo这样由kxl式算得试件气体径向和弦向渗透系数测量结果的平均值
分别为 t1ux和 w1sw o这就与计算值相当接近了 ∀这一修正表明 o本文关于人工林马尾松试件径向和弦
向渗透系数测量结果与计算结果是相符合的 ∀
w 结论
本文利用三维流阻网络研究针叶树材的径向和弦向气体渗透性 o给出了计算针叶树材径向和弦向
气体渗透的方法与公式 o并且具体计算了马尾松木材径向和弦向气体渗透系数 ∀同时 o本文测量了马尾
松木材径向和弦向气体渗透系数并与计算值进行比较 o结果表明两者相符合 ∀
根据本文及此前关于运用网络理论研究木材纵向渗透性的工作结果k鲍甫成等 oussul o可以使用流
阻网络描述气体在针叶材中沿纵向 !径向 !弦向的渗透规律 o计算针叶树材纵向 !径向 !弦向的三个气体
渗透系数 o这是国内外已有的关于针叶材气体渗透流阻k流导l模型所不具备的特点 ∀
本文关于针叶材径向和弦向气体渗透性的计算方法 o可以较准确地计算木材的径向和弦向渗透系
数 o而径向和弦向渗透在木材干燥 !木材改性 !防腐等生产 o以及在与这些生产相关的研究领域中有着应
用的价值 ∀
参 考 文 献
鲍甫成 o侯祝强 q针叶树材管胞气体渗透流阻及其渗透系数 q林业科学 ousst ovzkwl }{s ∗ {z
鲍甫成 o侯祝强 q针叶树材纵向气体渗透的三维流阻网络 q林业科学 oussu ov{kwl }ttt ∗ tty
侯祝强 o鲍甫成 q木材可压缩流体的流动型态分析 q林业科学 ot||| ovxkvl }yv ∗ y{
清华大学 !北京大学5计算方法6编写组 q计算方法k上册l q北京 }科学出版社 ot|{x otw ∗ tx
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{| 林 业 科 学 v{卷