注册结构工程师辅导:几何相似
更新时间:2010-07-28 08:28:41
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第八节 相似原理和量纲分析
工程中许多流体力学问题,若仅用分析方法求解,很少能得到完整的结果。由于实物的尺寸太大,直接进行实验会耗费大量的人力和物力。因此人们往往采用模型进行实验,才能充分地表明各物理量之间的关系。
要进行模型试验就会遇到用什么理论来指导,设计出合理的模型尺寸以及用什么方法整理、分析试验成果。试验测定总是在某种特定条件下进行,从而通过试验掌握所有相似流动过程中的规律,便成为生产和科研上必须解决的课题,人们通过长期的实践,总结出以相似原理为基础的模型试验方法。
本节主要阐述和试验有关的基本知识,其中包括选择试验参数的量纲分析法以及模型试验的相似原理。
一、 流动相似的基本概念
要使模型和原型之间有几何相似、运动相似和动力相似,模型与原型的初始条件和边界条件也应保持一致,才能解决问题。
(一)几何相似
几何相似是形状相似,指模型m和实物p形状相似,所对应的尺寸成一定的比例,用符号λ表示比例常数,足标l表示对应的几何物理量。因此,两个几何相似物体的长度、面积、体积可表示如下:
式中lp——实物的长度;
lm——模型的长度。
完善的几何相似,要求原型和模型两者的表面粗糙度之比等于λl。但对一个较小模型的粗糙度很难做到按入;来减小,完全的几何相似是不易达到的。
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