實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)(1)(已修改)
2025-08-27 22:00 本頁(yè)面
【正文】 王海民 流體機(jī)械與工程研究所 2022年 11月 實(shí)驗(yàn)流體力學(xué) (1) 研究生課程 動(dòng)力工程測(cè)試技術(shù) 主要內(nèi)容 本章任務(wù)： ? 熟悉兩種流動(dòng)現(xiàn)象相似的條件、流體力學(xué)中常用的相似準(zhǔn)則數(shù)，掌握利用量綱分析方法獲得準(zhǔn)則方程以及?；瘜?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。 ? 流體力學(xué)基本量測(cè)量 主要內(nèi)容： 第一節(jié) 流體力學(xué)的相似條件 第二節(jié) 流動(dòng)的相似原理與近似模化實(shí)驗(yàn) 第三節(jié) 流體力學(xué)基本量測(cè)量?jī)x表的選擇與標(biāo)定 流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究是指 用人為控制的方法 對(duì)所要研究的流動(dòng)現(xiàn)象或過(guò)程進(jìn)行觀察和測(cè)量，以達(dá)到以下目的： ? 重復(fù)實(shí)現(xiàn)和觀察某流動(dòng)現(xiàn)象或過(guò)程，以便獲得充分的感性認(rèn)識(shí)、掌握其物理本質(zhì)； ? 通過(guò)參數(shù)測(cè)量，尋求物理量之間的關(guān)系； ? 驗(yàn)證理論分析或數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果； ? 設(shè)計(jì)、施工的可靠性檢驗(yàn)。 第一節(jié) 流體力學(xué)的相似條件 流體力學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法可分為兩種： 原型實(shí)驗(yàn)： 直接得出 反映實(shí)際流動(dòng)的規(guī)律性結(jié)果 模型實(shí)驗(yàn)： 限于實(shí)驗(yàn)條件的限制，通過(guò)設(shè)計(jì)與原型相似的模型進(jìn)行研究， 間接獲得 實(shí)際流動(dòng)的規(guī)律性結(jié)果。主要的模型實(shí)驗(yàn)方法有： (1) 幾何尺寸 的改變 (放大或縮小 )。 (2) 流動(dòng)工質(zhì) 的改變 。 (3) 對(duì)原型的 簡(jiǎn)化 。 第一節(jié) 流體力學(xué)的相似條件 模型實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)： ? 節(jié)省費(fèi)用； ? 簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)過(guò)程； ? 科學(xué)地表達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 用 無(wú)量綱的相似準(zhǔn)則數(shù)整理和表達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)果 ，可以使其更具有代表性和適用性，有利于將模型試驗(yàn)結(jié)果推廣應(yīng)用到原型中去。 模型實(shí)驗(yàn)的缺點(diǎn)： ? 邊界條件和初始條件； ? 相似準(zhǔn)則數(shù)的確定。 第一節(jié) 流體力學(xué)的相似條件 m o dm e llp p r o to ty p eLLCLL?? LL?1. 幾何相似 模型與原型流動(dòng)空間要相似。長(zhǎng)度比例常數(shù) Cl為： 第一節(jié) 流體力學(xué)的相似條件 2. 運(yùn)動(dòng)相似 pmpmpmpmV wwvvuuVVC ????原型 模型 模型與原型流場(chǎng)對(duì)應(yīng)點(diǎn)、對(duì)應(yīng)時(shí)刻 速度大小成比例，方向一致。 速度比例常數(shù)： 第一節(jié) 流體力學(xué)的相似條件 3. 力學(xué)相似 模型與原型流場(chǎng)內(nèi)各對(duì)應(yīng)點(diǎn)上的相應(yīng)力的大小成比例，方向一致。 1111m m mFp p pF A p ACF A p Att= = =原型 模型 p1 p1 p2 p2 τ1 τ2 τ2 τ1 力比例常數(shù)： 第一節(jié) 流體力學(xué)的相似條件 4. 時(shí)間相似 VLpmt CCttC ??在非定常流中必須保證的相似條件。 第一節(jié) 流體力學(xué)的相似條件 3222mlF V lpVC C CC C C CC C Crrr===? 幾何相似是前提，力學(xué)相似是基礎(chǔ)，運(yùn)動(dòng)相似是流場(chǎng)相似的表現(xiàn)。 ? 基本比例常數(shù)（ Cl， CV， Cρ）確定了其它比例常數(shù) 很有用 !!! 第一節(jié) 流體力學(xué)的相似條件 1. 相似原理 (1). 兩種流動(dòng)相似，必定為同類(lèi)現(xiàn)象，因此控制方程相同。 (2). 兩種流動(dòng)相似，所有單值性條件相似。 單值性條件包括流動(dòng)空間幾何形狀、流動(dòng)速度、流體性質(zhì)、壁面條件、初始條件等等。 (3). 兩種流動(dòng)相似 ， 那么單值性條件中某些物理量組成的 相似準(zhǔn)則數(shù) （ 無(wú)量綱數(shù) ） 對(duì)應(yīng)相等 。 Why? 第二節(jié) 流動(dòng)的相似原理
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