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文档简介
§5-3模型实验一、模型试验的概念理论上讲，流动相似要求所有作用力都相似。两流动要达到完全相似，必须使得所有动力相似准数分别相等。但一般情况下，同时满足两个或两个以上的作用力相似是很难实现的。例如雷诺数和弗劳德数就不容易同时满足。实际中，常常要对所研究的流动问题作深入的分析，找出影响流动问题的主要作用力，满足一个主要力的相似，而忽略其他次要力的相似。要使得雷诺数相等，要求V
l
V
lRe
=
n
n
=
m
mνn
νm要使得弗劳德数相等，要求V2
V2Fr=
n
=
m
gn
lngm
lm于是3/2ν
l
n
=
nνm
lm如果取模型尺寸为原型尺寸的1/10，就要求模型介质中的运动粘度为原型的1/31.6，这几乎是不可能做到的。近似模化法：在设计模型和安排实验时，首先分析一下相似条件中哪些是主要的，对过程起决定性作用，哪些是次要的。对主要作用的条件尽量加以保证；对次要的条件，只作近似保证，甚至忽略不计。这样使实验能够进行又不致引起较大偏差。这就是近似模化法，也就是不能保证全面力学相似的模型实验方法。实际流体在管内流动，粘性力是决定管内流体流动的阻力损失，形成压降的主要因素，雷诺数是主要相似准则，必须保证。雷诺模化法在管内流动、流体机械等的模化实验中广泛应用。二、雷诺模型例5-3.利用内径0.05m的管子通过水流模拟内径为
0.5m管子内的标准空气流，若气流速度为2m/s,空气运动粘度0.15
cm/s2
,为保持动力相似，求模型管中的水流速度？解：依题意有Rep
=Rem，或pmυp
dp=
υm
dmνν由此可得：mp
mν
dυ
=υ
m
p=
2
×
0.01
×
0.5
1p
ν
d=
1
(m/s)0.15
0.05
3在水利工程中，重力起主导作用。以水位落差形式表现的重力是流动的原因，以水静压表现的重力是主要因素。在这种情况下，粘性力不起主导作用，弗劳德相似准则数Fr是主要的相似准则，于是实物和模型的Fr相等。弗劳德模化法在水利工程上很重要，大型水利工程应首先进行模型化实验，取得实物流动的有关数据和规律，方可施工。三、弗劳德模型例5-4.水上坦克模型，几何尺寸缩小5倍。欲使模型运动速度与原型在水上航速10km/h相似，则模型航速应为多少？pm解：与保持重力相似应维持弗劳德数相等，即Frp
=
Frmυ2υ2或=gplpgmlm5m=
10
·pp
pgmlm1
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