相似原理及水力模型试验.pptVIP

请应用π定理推导圆柱绕流阻力公式，并按设计模型试验。01若已知原型水下圆柱直径为2m，按照设计的模型进行试验得到单位长柱体绕流阻力为25N，试求实际柱体绕流阻力。02Step1：确定物理现象涉及物理量独立物理量：4循环物理量：5Step2：确定基本物理量个数1m=32Step3：选择独立物理量、循环物理量3N=56Note：选取的3个基本物理量必须独立Step4：写出无量纲数（5-3=2个）Step5：根据量纲和谐原理求出各量指数单击添加大标题2020按照什么相似准数设计模型试验？012021Step6：组成无量纲表达式022022相似准数为Reynolds数03Step7：确定模型试验数据模型：25N/mStep8：进行试验，测量采用同样液体－水速度比尺时间比尺力的比尺Step9：数据处理，还原原型：2.5N/m12345Froude数01Reynolds数同时满足各种相似准则的困难性以Reynolds数与Froude数为例025单项力作用下的相似准则同一种液体不是缩尺模型重力相似准则采用同种液体不能同时满足重力与阻力相似准则阻力相似准则5.1重力相似准则用重力代替Newton数中的F01重力相似准则02Froude相似准则03流量比尺流速比尺时间比尺重力相似准则各种比尺关系力的比尺压强比尺液体相同液体相同功率比尺02功的比尺01阻力相似准则用阻力代替Newton数中的F壹结论：大多数水力模型试验需要满足重力相似准则，要同时满足阻力相似准则，则必须有此时，可用重力相似准则设计阻力相似的模型贰在什么样条件下满足？21水流在阻力平方区谢才公式按佛汝德准则设计模型比尺采用Manning公式时相对粗糙度Froude准则ReP=ReM水流在层流区粘滞切应力Reynolds相似准则各种比尺关系流速比尺原模型为同种液体流量比尺时间比尺STEP01STEP02力的比尺压强比尺液体相同A功的比尺功率比尺B概述1相似的基本概念2动力相似的基本准则—牛顿相似定律3相似条件4相似准则的导出5单项力作用下的相似准则6水力模型试验说明第十七章相似原理及水力模型试验概述问题的复杂性缩尺模型，以小见大，预演试验与实验的区别：水力模型定义：为什么要进行水力模型试验：水力模型试验的实质：认识基本运动规律为目的Experiment:针对某一特定工程问题进行的研究模拟水利工程、工程流体力学中的流动过程、流动状态和流动现象的物理模型(physicalmodel)ModelTest:水力模型试验的好处：如：核电站设计采用千年一遇波浪重要作用：大中型水利、港口工程如何进行水力模型试验需要处理好以下问题（1）流动相似（2）现象和数据还原（3）实验简单、变量最少（4）实验资料分析Money,time,safety1相似的基本概念最简单的对相似的理解：平面几何（静）水力模型试验的相似：一、几何相似含义(Geometricsimilarity)原型与模型的几何形状和几何尺寸相似（原型与模型的任何相应线性长度保持固定比例关系）几何、运动、动力相似（Prototype，Model）运动相似含义：设时间比尺为速度比尺加速度比尺任何对应质点的迹线几何相似流过相应线段所需时间又具有同一比例速度场、加速度场几何相似三、动力相似含义：根据达朗贝尔原理作用力：重力、粘性力、表面张力、弹性力、惯性力（Gravity,Tangential,Surfacetension,Elasticity,Inertiaforce）（1）任何对应点上作用同名力（2）各同名力互相平行且大小具有同一比值考虑惯性力，任意相应点上的力的多边形相似（闭合多边形）：三种相似的关系几何相似为前提条件动力相似为主导因素运动相似是几何相似和动力相似的表现Newton第二定律模型与原型的物理属性相同流动相似的条件：机械运动相似的系统满足什么定律？公式适用于模型和原型中任意对应点为同一物理方程所描述物理量比尺不能随意取2动力相似的基本准则—牛顿相似定律比尺关系：01代入02必须有结论：01020304牛顿相似准则的导出质量比尺关系F、m、u、t中只有三个可以任意选定第四个变量必须受描述物理