第五章 相似性原理和因次分析.ppt

第五章相似性原理和因次分析
§ 量纲分析的意义和量纲和谐性原理
§ 量纲分析法
§ 相似理论基础
§ 模型实验
量纲分析的意义和量纲和谐原理
量纲分析法
相似理论基础
模型实验
第五章量纲分析和相似原理
从哲学的角度上讲,人类生命的意义是认识自然规律、尊重自然规律、利用自然规律为人类服务。而事实上,在这个包容万象的大千世界中,只有少数的自然现象可以通过纯理论研究而得到结果。
在流体力学中有不少问题目前尚不能通过数学来求解,因为在有些情况下,可能是对过程的全部现象了解的还不够,难以用微分方程来描述;而另一些情况则是微分方程组的求解困难。在这种情况下,只能依靠实践,直接通过实验手段来寻找这些流动过程的规律性。
实验研究对流体力学的发展具有十分重大的意义。随着科学技术的发展,实验越来越复杂,计算量越来越大。由于经济上的考虑和技术上的限制,对实物进行实验会遇到很大困难或很难实现。因此,有很多问题都是在实验室条件下进行模型实验研究的。
物理量
~简称量,是可以定性区别和定量确定的现象或物体的
属性。
基本量和导出量
在自然界中,物理量之间存在一定的联系。例如,在力
学现象中,只要适当的选定出三个量之后,就可依据定义或
物理定律将其他两个表示出来。这种彼此相互独立,又可将其他量表示出来的一组物理量成为基本量。而其他的物理量成为导出量。
§ 量纲分析的意义和量纲和谐原理
基本单位和导出单位
在一定的单位制中,对最初选定基本量规定出他们的测量单位,称为基本单位。导出量的测量单位称为导出单位。
§ 量纲分析的意义和量纲和谐原理
量纲
某一物理量的种类称为该物理量的量纲。
基本量纲和导出量纲
基本量纲就是基本量的量纲。同样导出量的量纲就称为导出量纲。
§ 量纲分析的意义和量纲和谐原理
相似理论
在描述物理现象的用方程式表达的客观规律已知的情况下,探求两现象相似的条件。
因次分析法
在决定某物理现象的诸因素已知的条件下,根据因次和谐性就能推导出描述该现象的物理方程。
§ 量纲分析的意义和量纲和谐原理
两个物理现象相似
两个同一类物理现象,如果在对应时、空点上,所有
表征现象的相应物理量都保持各自固定的比例关系(向量方
向相同)。
两个流场相似
若两个流场的对应时、空点上,所有表征现象的相应
物理量都保持各自固定的比例关系(向量方向相同),则称
两个流场相似。相应物理量包括几何学、运动学、动力学和
热力学参数。
§ 量纲分析的意义和量纲和谐原理