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模型实验设计工程流体力学
模型实验设计概述有的原型尺寸很大（如飞机，船舶，桥梁等），如果对原型直接进行实验不但费用很大，而且有时候难以进行实验测量；有的原型则尺寸微小（如滴灌中的滴头等），难以观测其中的流动过程；而在原型的设计过程中，也需要进行模型实验来修改设计方案。模型实验再现的不仅仅是原型流动的表面现象，而是流动现象的物理本质；只有保证模型实验和原型流动中的物理本质相同，模型实验才有价值。
模型实验设计概述进行模型实验设计时，首先要根据原型要求的实验范围、实验场地大小、模型制作和量测条件选择尺度比例系数λl；然后根据对流动情况的受力分析，满足对流动起主要作用的力相似，选择相似准数；最后确定流速比例系数和模型的流量。下面举例说明如何对模型实验进行设计。
模型实验设计概述【例7-3】某一桥墩长24m，墩宽为4.3m，两桥台的距离为90m，水深为8.2m，平均流速为2.3m/s。如实验室供水流量仅有0.1m3/s，问该模型可选取多大的尺寸比例系数，并计算该模型的尺寸、平均流速和流量。【解】由于对流动起主要作用的是重力，故取弗劳德数为决定性相似准数因故
模型实验设计概述【例7-3】某一桥墩长24m，墩宽为4.3m，两桥台的距离为90m，水深为8.2m，平均流速为2.3m/s。如实验室供水流量仅有0.1m3/s，问该模型可选取多大的尺寸比例系数，并计算该模型的尺寸、平均流速和流量。流量比例系数原型流量实验室可供流量因此，原型和模型的尺寸比例系数为
模型实验设计概述【例7-3】某一桥墩长24m，墩宽为4.3m，两桥台的距离为90m，水深为8.2m，平均流速为2.3m/s。如实验室供水流量仅有0.1m3/s，问该模型可选取多大的尺寸比例系数，并计算该模型的尺寸、平均流速和流量。对尺寸比例系数取整，可以取比48.24稍大的整数作为尺寸比例系数，例如，选λl=50，则模型尺寸如下：桥墩长：桥墩宽：桥台距：水深：模型平均流速：
模型实验设计概述在进行模型实验设计时，为了使模型流动和原型流动尽可能相似，还要注意以下几点：①模型流动和原型流动的流态要一致，原型中的液流是紊流，模型中的液流也应该是紊流，在模型实验设计时需要选择几个流速较小的断面进行流态校核。②原型水流是缓流或急流，模型中也相应为缓流或急流。③在黏性阻力相似的模型中，应该保持壁面粗糙系数相似，并检验模型水流是否在阻力平方区。④如果在原型中发生汽蚀，在模型的对应部位也应该发生汽蚀。在虹吸管、水坝的真空断面和水力机械负压出现的部位，尤其需要注意此项条件。
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