一级结构师

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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（责任编辑：中大编辑）

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