相似原理和因次分析.pptVIP

例如：粘滞力相似：由得重力相似：由得由此可以看出，有时要想做到完全相似是不可能的，只能考虑主要因素做近似模型实验。第28页，共48页，星期日，2025年，2月5日以相似原理为基础的模型实验方法，按照流体流动相似的条件，可设计模型和安排试验。这些条件是几何相似、运动相似和动力相似。前两个相似是第三个相似的充要条件，同时满足以上条件为流动相似，模型试验的结果方可用到原型设备中去。第29页，共48页，星期日，2025年，2月5日在工程实际中的模型试验，好多只能满足部分相似准则，即称之为局部相似。如上面的粘性不可压定常流动的问题，不考虑自由面的作用及重力的作用，只考虑粘性的影响，则定性准则只考虑雷诺数Re，因而模型尺寸和介质的选择就自由了。有压粘性管流中，当雷诺数大到一定数值时，继续提高雷诺数，管内流体的紊乱程度及速度剖面几乎不再变化，沿程能量损失系数也不再变化，雷诺准则已失去判别相似的作用。称这种状态为自模化状态，称自模化状态的雷诺数范围为自模化区。第30页，共48页，星期日，2025年，2月5日一、物理方程量纲一致性原则第五节量纲分析1、量纲量纲是物理量的一种本质属性，是同一物理量各种不同单位的集中抽象。如：s单位：km，m，cm，mm等t单位：hour，min，second等s-----具有长度的量纲[L]t-----具有时间的量纲[T]V-----具有速度的量纲第31页，共48页，星期日，2025年，2月5日同时还有,如质量量纲[M]，力的量纲[F]等。基本量纲-----相互独立，不相互依赖，如[M]，[L]，[T]等。导出量纲-----由基本量纲导出,如第32页，共48页，星期日，2025年，2月5日一个合理的物理方程等号两端的量纲必须相同。2、方程量纲一致性-----方程两端具有相同量纲量纲式中各基本量纲指数均为零-----无量纲量。第33页，共48页，星期日，2025年，2月5日二、瑞利法1.定义：根据量纲量一致性原则，确定相关量的函数关系。假定物理量y是x1、x2等的函数。则关键的问题是怎么根据量纲一致性原则确定各个x的指数。第34页，共48页，星期日，2025年，2月5日第1页，共48页，星期日，2025年，2月5日飞机风洞试验返回第2页，共48页，星期日，2025年，2月5日汽车风洞试验返回第3页，共48页，星期日，2025年，2月5日水力大坝试验返回第4页，共48页，星期日，2025年，2月5日轮船水洞试验返回第5页，共48页，星期日，2025年，2月5日怎么做模型试验？1.如何根据实物正确的设计和布置模型实验？2.模型实验的结果如何推广到原型上去，并进行推广应用？相似原理第6页，共48页，星期日，2025年，2月5日第一节流动相似的概念一个流动某点的运动参数由另一个流动相应点的同名参数乘以对应点均相同的因子得到，称两流动相似。一、流动相似的定义具体的说两流动相似应满足几何相似、运动相似和动力相似三个条件。原型模型ABA’B’第7页，共48页，星期日，2025年，2月5日1.几何相似几何相似是指模型与原型的全部对应线性长度成比例，且对应的特征角度相等。长度比例系数：面积比例系数：体积比例系数：二、相似的条件第8页，共48页，星期日，2025年，2月5日2.运动相似（时间相似）运动相似是指：模型与原型的流场中所有对应点上对应时刻的流速方向相同，且对应流速的大小的比例相等，即它们速度场相似。原型模型第9页，共48页，星期日，2025年，2月5日时间比例系数：加速度比例系数：速度比例系数：由上述比例系数可推出：第10页，共48页，星期日，2025年，2月5日3.动力相似动力相似是指模型与原型的流场所有对应点上作用在流体微团上的各种力彼此方向相同，且它们大小的比例相等，即它们的动力场相似。力比例系数：也可写成：第11页，共48页，星期日，2025年，2月5日综上所述：在做模型试验时，要想使两个流动相似必须在几何相似、运动相似和动力相似三个方面都得到满足。实际应用中，并不能用定义来检验流动是否相似，因为通常原型的流动是未知的。相似准则第12页，共48页，星期日，2025年，2月5日第二节相似定理什么是相似准则？两个矩形要相似必满足：相似准则数一、动力相似准则第13页，共48页，星期日，2025年，2月5日流体