文档介绍：第四章相似原理和量纲分析本节主要内容相似理论的概念相似理论的内容相似理论的应用相似理论的理解流体力学起源于实验流体力学第四章相似原理和量纲分析低速风洞: 试验段风速< 130m/s , Ma <、水洞、水槽、激波管高速风洞:试验段风速 < Ma < 亚声速、跨声速、超声速高超声速: Ma 大于 5最大低速风洞:美国航空航天局试验段 × ,驱动功率 100 兆瓦最高雷诺数风洞(低温风洞):美国兰利中心 × (液氮降温) 我国风洞设计专家、空气动力研究基地高级工程师、专业技术少将刘政崇,主持和参与设计建设了我国十几座各型风洞, 撰写出两项风洞国标、军标等著作,为自主建立我国高低速气动力试验设备体系,推动其研究设计水平跨入世界先进行列,作出杰出贡献。米跨声速风洞第四章相似原理和量纲分析流体的复杂性决定了流体实验的复杂性设备体积庞大(飞机、发动机、汽车等)-模型实验流体介质有毒、易燃、易爆或不易获得-其他介质代替模型怎么设计?介质怎么选? 实验中测哪些量? 试验数据怎么换算到实物? 怎样把结果推广到一类相似现象中去? 相似理论第四章相似原理和量纲分析 4-1 流动的力学相似 1、几何相似' '??= lkl l? 33 3'' 22 2''lV lAkl lkV V kl lkA A?????? 2、运动相似'vkv v?特征尺寸直径,弦长,管道粗糙度面积体积速度/ / '''v ltk kvl vlt tk???时间力学相似几何形状:长度、面积、体积等运动状态:速度、加速度、体积流量等动力特性:质量力、表面力、动量等加速度体积流量方向相同 3、动力相似'FkF F?) /( ) /( 22 ''''vl FVa Fkk kkk kaV F VaFk???????通常选取为独立基本量,即则可推导出所有动力学量的比例尺?kkk vl、、?、、vl力、力矩、功、功率、压强等方向相同 9 4-2 动力相似准则牛顿第二定律 F=ma )/( )/( '''''dtdv V dtdv VF F???用相应的比例尺替换 222'2'' '221vl Fvl Fkkk k vl F?????或上式称为牛顿数,作用力与惯性力的比值 1、重力场相似 gl Fkkk Vg gVW Wk 3 ''''??????代入上式 2/12/1'' '2/1)()( 1)( gl vlg vkk k gl v??或 Fr ?弗罗德数