流動相似概念

原型：天然水流和實際建筑物稱為原型。

模型：原型(實物)按一定比例關系縮小或放大，稱為模型。

流體力學模型試驗：

是依據相似原理，利用模型，模擬與天然情況相似的水流進行觀測和分析研究，然后將模型試驗的成果換算和應用到原型中，分析判斷原型的情況。

水力學模型試驗的目的：

利用模型水流來模擬和研究原型水流問題。

關鍵問題：模型水流和原型水流保持流動相似。

流動力學相似：

兩個流動的相應點上的同名物理量(如速度、壓強各種作用力等)具有各自的固定比例關系，則這兩個流動就是相似的。

模型和原型保證動力學相似，應同時滿足：

幾何相似運動相似動力相似

邊界條件相似初始條件相似

幾何相似：

對應線段長度成比例，對應角度相等。

相應點處受同名力的作用，

同名力大小成比例，方向相同。

流動相似的含義：

幾何相似——是運動相似和動力相似的前提與依據;

動力相似——是決定二個液流運動相似的主導因素;

運動相似——是幾何相似和動力相似的表現;

凡是相似的流動，必定滿足：幾何相似、運動相似、動力相似、相似準則

相似定理：彼此相似的流動現象，必定具有數值相同的相似準則。

相似準則：動力相似的條件下，各種力的比例常數之間的關系。

(一)、佛汝德(重力)相似準則

根據同名力作用，同名力成比例的原則，

適用于：有自由水面，允許水面上下自由變動的各種流動，主要受重力作用的流動，如堰壩溢流、孔口出流、明渠流動等。

(二)、粘性力相似準則

雷諾準則：

適用于：主要受水流阻力即粘滯力作用的流體流動，如層流狀態下的管道、隧洞中的有壓流動和潛體繞流問題等。

有壓管流中

層流區，水力光滑區：主要是粘滯力作用，滿足雷諾數相等即可。

紊流過渡區:既要雷諾數相等，又要相對粗糙度相似;

紊流粗糙(自動模型區):阻力主要取決于相對粗糙度，粘滯性作用可忽略，只要保持幾何相似、相對粗糙相似即可達到力學相似。