《相似性設(shè)計(jì)》ppt課件(文件)
【正文】 分析法 六、相似性設(shè)計(jì) 一、相似理論的基本概述與基本概念 為什么設(shè)計(jì)一條新船型通常需做模型實(shí)驗(yàn) ? 解決實(shí)際中流體力學(xué)問題，通常有 兩種途徑 ： 實(shí)際流動(dòng)現(xiàn)象很復(fù)雜，一般難以用微分方程來 描述。 相似理論？ ? 相似理論是研究自然界和工程中各種物理過程相似原理的學(xué)說，可以把個(gè)別現(xiàn)象的研究結(jié)果推廣到所有相似的現(xiàn)象中，以減少試驗(yàn)次數(shù)。當(dāng)前相似理論已廣泛的應(yīng)用于水力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、爆炸問題和天體物理學(xué)等領(lǐng)域。 利用相似理論進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造和實(shí)驗(yàn)在科技、工程等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。 1mV2mV 運(yùn)動(dòng)相似的兩個(gè)流動(dòng)系統(tǒng)中，對(duì)應(yīng)流體質(zhì)點(diǎn)位 移對(duì)應(yīng)距離所需的時(shí)間間隔成比例： 00 00l iml im l impm pmp ptpp mlvmpmtt tm mtl lvt lCCltvCt t???? ????? ?? ?? ? ? ???? ?Ｃ ｖ ，Ｃ L均為常數(shù)，則Ｃ ｔ 也為常數(shù)，即運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)相似必須以幾何相似為前提。 其他相似條件 時(shí)間相似 :兩個(gè)相似流動(dòng)中各種參數(shù)對(duì)于時(shí)間的變化過程相似，并完成一個(gè)特定的流動(dòng)過程所用的時(shí)間成比例。 相似準(zhǔn)則的作用： 判斷兩個(gè)現(xiàn)象是否相似； 在進(jìn)行模型試驗(yàn)時(shí)，模型系統(tǒng)與實(shí)物系統(tǒng)的特征物理量之間應(yīng)保持一定的關(guān)系，這些關(guān)系就是由相似準(zhǔn)則推導(dǎo)出來的。39。39。????ltvCCCdtdlvdtdlvdtdlv可得：根據(jù)相似常數(shù)的概念，對(duì)于兩個(gè)相似的現(xiàn)象：對(duì)于所有相似的現(xiàn)象： nnnltvltvltv ??????39。39。39。 二、相似定理 ３．相似性第三定理 對(duì)于同一類物理現(xiàn)象，如果單值量相似，而且由單值量所組成的相似準(zhǔn)則在數(shù)值上相等，則現(xiàn)象相似。許多具體現(xiàn)象都發(fā)生在一定的幾何空間內(nèi)，參與過程的物體的幾何形狀和大小就應(yīng)作為一個(gè)單值條件提出。如：介質(zhì)密度，粘性等。許多物理現(xiàn)象，其發(fā)展過程受起伏狀態(tài)的影響，因此，應(yīng)把初始條件作為單值條件加以考慮。 如長(zhǎng)度單位 m、 cm、mm；時(shí)間單位小時(shí)、分、秒等。其它物理量的量綱可用基本量綱表示，如 ? 流速 dimv＝ LT－ 1 ? 密度 dimρ＝ ML－ 3 ? 力 dimF＝ MLT－ 2 ? 壓強(qiáng) dim p=M L－ 1 T－ 1 四、量綱分析法 ? ：具有獨(dú)立性，但不具唯一性 在工程流體力學(xué)中，若不考慮溫度變化，通常取 3個(gè)相互獨(dú)立的物理量作為基本物理量。 ? 量綱齊次性原理是量綱分析的理論基礎(chǔ)。 一、 瑞利法 基本思想： 假定各物理量之間呈指數(shù)形式的乘積組合 。 系列化產(chǎn)品 一般具有相同功能、相同結(jié)構(gòu)方案、相同或相似加工工藝，但各產(chǎn)品相應(yīng)的尺寸參數(shù)及性能指標(biāo)具有一定的級(jí)差而形成的一系列不同規(guī)格的產(chǎn)品稱為系列化產(chǎn)品。 在計(jì)算技術(shù)參數(shù)和幾何尺寸時(shí)，要考慮技術(shù)和工藝方面的限制。 五、相似性設(shè)計(jì) ? 設(shè)計(jì)過程： 根據(jù)市場(chǎng)需求確定系列的尺寸范圍和系列的分級(jí)數(shù) n。 其中，各物理量的量綱為： LdTMLMLLTV c????????di m,di mdi m,di m1131??假定 ??? ?? dkV c ???四、量綱分析法 代入指數(shù)方程，則得相應(yīng)的量綱方程 ??? LTMLMLLT ??? ???? )()( 1131根據(jù)量
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