量綱分析流體力學PPT

1、流體力學典型流動1.溢流3兩個問題:第一，水頭的概念？第二，控制流動的是重力效應怎么解釋？解題確定相關的控制參數(shù)確定基本量和導出量用量綱分析處理得出最終關系式溢流1.參數(shù)：選取bhg,質量流量1MTcbaLLTML)()(23我們得到a=1,b=1/2,c=2/5管流2.管流長度l，內(nèi)徑d，密度 ，粘性系數(shù) ，流速U，求 兩個問題：1.壓力差與管長成正比2.單位長度壓差為什么與內(nèi)徑、平均、流速流體的密度、粘性系數(shù)有關管流我們可以得到a=-1,b=2,c=1壓強差2FL2LMacbaMLLTLLLLTM)()(/3122管流因此我們就可以得到書上 的無量綱化的結果還有 需要無量綱化，粘性系數(shù)的單

2、位是 ，相當于是壓強乘以時間由此我們可以得到無量綱化的結果即雷諾數(shù) 現(xiàn)在的分析結果就是 或者sPa cbaUd11 LMTcbaLMTLL)()(31管流單位面積摩擦阻力 壓強 橫截面 管壁內(nèi)面問題：為什么可以用單位壁面摩擦力與動壓之比定義為摩擦系數(shù)？為什么 能用來指代動壓？單位面積的正壓力也是這樣一個量綱2/223TLML12LMT管流摩擦系數(shù)由前面的公式 也就是說摩擦系數(shù)和前面對單位長度壓差無量綱化的結果都是雷諾數(shù)的函數(shù) 或下面有兩個概念：層流和湍流問題：層流中為什么慣性不重要？dC管流1.壓強與流速的關系2.伯努利方程管流公式推導問題：怎么推出來的？管流考慮粗糙度的情況 為摩擦系數(shù)，也叫

3、沿程阻力系數(shù)。管流實驗雙對數(shù)曲線圖低速繞流1.低速繞流公式：低速繞流取 作為基本量，進行無量綱化我們得到我們需要做實驗求出具體形式模型試驗要求:要獲得同樣的函數(shù)值，必須控制自變量相同 即,vl低速繞流相似條件1幾何相似：2動力學相似： 更換流體情況下mplvlv)()(船舶阻力1.船舶阻力 粘性阻力阻力 興波阻力船舶阻力構造公式取基本量 ，對各個量分別進行無量綱化得到： vl,相對載重量雷諾數(shù)倒數(shù)慣性力與重力比弗勞德數(shù)倒數(shù)船舶阻力簡化后得到這樣一個結果同樣的道理用完全相同的推導把阻力換成濕潤面積我們可以得到阻力系數(shù)：單位濕潤面積上的阻力與動壓之比船舶阻力模型試驗相似條件：如果試驗介質不變，實驗

4、海拔不變，那么就有船舶阻力這樣我們就知道只有 ，才能滿足要求。解決辦法：當我們模擬的相似準數(shù)有矛盾又不能忽略任何一種所對研究問題的影響的時候，對于有些問題我們可以采取分開模擬其中的一種參數(shù)對其的影響然后疊加. 假設 摩擦阻力 與總動壓 成正比船舶阻力 假設 興波阻力 與排水量 成正比 我們可以得到WWgW軸承潤滑1.軸承潤滑系統(tǒng)所受到的力：慣性力、粘性力、壓力 由偏心引起 相對運動引起 軸承擔負載引起各參數(shù)之間的函數(shù)關系問題：忽略慣性力的理由？軸承潤滑取 作為基本量，對各個參數(shù)進行無量綱化得到 或 代表粘性力與環(huán)境壓力之比？ 壓強乘以面積軸承潤滑粘度系數(shù)的意義：我們知道弄擦阻力F與速度成正比，

5、與兩個板件之間的距離成反比，與面積也是正比關系即hUAF軸承潤滑哈里森軸承數(shù) 量綱為1對于如果求載重W,則若求摩擦阻力F，則其求法與載重一樣即),/,()/(120RhfRPF軸承潤滑單位載重的摩擦力:模型試驗相似準數(shù)： 模型與原型具 有相同的 v水波1.水波水波的運動情況及影響因素？水波控制參數(shù)：慣性（用 來表征 ）、恢復力（用g來表征）、表面張力 ，水深H波形的特征參數(shù)：波長 和振幅 a在不考慮表面張力的情況下易得到 1.水波波速與波長相關，故為色散波 2.波速與密度無關sT水波（1）深水短波 ？ 在這里對于 ，就是指的對于深水短波，本來 = 但是在這里， 本身就是量綱為一，函數(shù)參數(shù)只有一個而不是幾個的組合， 而且 很小時候，只有取 為0，才能與實驗擬合)/(ak/a水波（2）淺水長波不考慮波長我們得到這里的道理和解釋和上面一樣水波考慮表面張力 Bo數(shù)倒數(shù) 重力與表面張力的比值 壓氣機1.壓氣機壓氣機機械特性：D、n介質物性： 、R、流動參