水力学相似理论.ppt

第12章水力模型试验基本原理 12.1概述 ◆水力模型试验:是将原形实物按照相似原理缩制(或放大) 为模型,在模型中预演或重演与原型相似的自然现象并进行观 测,然后将观测结果再按相似原理引申于原型并作出判断。 令量纲分析法:是用于寻求一定物理过程中,相关物理量之间 规律性联系的一种方法。它对于正确地分析、科学地表达物理 过程是十分有益的。 ◇本章在量纲分析法的基础上探讨流动的相似理论,对流体力 学试验研究有重要的指导意义。  水力模型试验:在模型中重演(或预演)与原型相似的水 流现象以观测分析研究水流运动规律的手段 淘北均县丹江口水利枢纽闸墩振动试验长江三峡水利枢纽总体布置模型  长江三峡水库变动回水区铜锣峡河段泥沙模型  内容 12.1概述 122量纲分析法 123水力相似基本原理  12.2量纲分析法 1.量纲、无量纲量 量纲是指物理量所包含的基本物理要素及其结合形式,表示 物理量的类别,是物理量的质的特征。 在量度物理量数值大小的标准(单位)确定之后,一个具体 的物理量就对应于一个数值,有了比较意义上的大小,这是物 理量的量的特征。  基本量纲 °基本量纲具有独立性,比 如与温度无关的动力学问题 量纲 诱导量纲 可选取长度[L、时间们和质 量M为基本量纲 诱导量纲可由量纲公式通过基本量纲导出 如[x={LTM]a,B,y称为量纲指数 a≠0,B=0,y=0 则x为几何学的量 a≠0,B≠0,y=0 则x为运动学的量 ≠0,B≠0,y≠0 则x为动力学的量 运动粘性系数v=[T 动力粘性系数=LTM  无量纲(量纲为一)量 相同量纲量的比值 如角度,三角函数 定义 物理量 的所有 几个有量纲量通过乘除组合而成 量纲指 数为零 如压力系数C p-po  2量纲和谐原理 正确反映客观物理规律的函数关系式或方程式,其各项的量 纲指数都分别相同。 任何表示客观物理规律的数学关系式,其数学形式不随单位 制变换而改变形式。 客观物理规律必定可以通过无量纲量之间的关系式来表达。  3.量纲分析法 1.瑞利法 适用影响因素(自变量)间的关系为单项指数形式 y=f(x,x,,x,, A x,)=0  图为理想液体孔口出流,试用瑞利法导出以液体密 度P,孔口直径d及压强差的孔口流量Q的表 达式 解 Q=f(p, d, Ap kpd△n [LT=[MLILPIML T-2Je b=2,C=2 kp 2d Ap2=kd V p =k2/2h d- 则Q=d22gh=A√2gh