2019一级注册结构工程师考点：流体力学

流动相似概念

原型：天然水流和实际建筑物称为原型。

模型：原型(实物)按一定比例关系缩小或放大，称为模型。

流体力学模型试验：

是依据相似原理，利用模型，模拟与天然情况相似的水流进行观测和分析研究，然后将模型试验的成果换算和应用到原型中，分析判断原型的情况。

水力学模型试验的目的：

利用模型水流来模拟和研究原型水流问题。

关键问题：模型水流和原型水流保持流动相似。

流动力学相似：

两个流动的相应点上的同名物理量(如速度、压强各种作用力等)具有各自的固定比例关系，则这两个流动就是相似的。

模型和原型保证动力学相似，应同时满足：

几何相似运动相似动力相似

边界条件相似初始条件相似

几何相似：

对应线段长度成比例，对应角度相等。

相应点处受同名力的作用，

同名力大小成比例，方向相同。

流动相似的含义：

几何相似——是运动相似和动力相似的前提与依据;

动力相似——是决定二个液流运动相似的主导因素;

运动相似——是几何相似和动力相似的表现;

凡是相似的流动，必定满足：几何相似、运动相似、动力相似、相似准则

相似定理：彼此相似的流动现象，必定具有数值相同的相似准则。

相似准则：动力相似的条件下，各种力的比例常数之间的关系。

(一)、佛汝德(重力)相似准则

根据同名力作用，同名力成比例的原则，

适用于：有自由水面，允许水面上下自由变动的各种流动，主要受重力作用的流动，如堰坝溢流、孔口出流、明渠流动等。

(二)、粘性力相似准则

雷诺准则：

适用于：主要受水流阻力即粘滞力作用的流体流动，如层流状态下的管道、隧洞中的有压流动和潜体绕流问题等。

有压管流中

层流区，水力光滑区：主要是粘滞力作用，满足雷诺数相等即可。

紊流过渡区:既要雷诺数相等，又要相对粗糙度相似;

紊流粗糙(自动模型区):阻力主要取决于相对粗糙度，粘滞性作用可忽略，只要保持几何相似、相对粗糙相似即可达到力学相似。