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写出流体力学中的重要相似准则 并简述其物理意义(流体力学第三版课后答案详解)

写出流体力学中的重要相似准则 并简述其物理意义(流体力学第三版课后答案详解)

更新时间:2026-01-15 07:53:19

写出流体力学中的重要相似准则 并简述其物理意义

在流体力学中,确保两个流动现象相似的准则被称为相似准则。这些准则有助于判断两个流动现象之间是否可以视为相同或相似,从而简化研究和应用。

1. **几何相似**:这是保证流动的外部形态和尺寸比例相同的准则。要求原型与模型的各对应角相等,其线尺寸成固定比例。例如,如果一个模型与原型的长度比为λ,那么它们的其他线性尺寸也应该是这个比例。

2. **运动相似**:这要求原型和模型两个流动的速度场和加速度场保持相似。具体来说,所有对应的速度和加速度的方向都应该一致,并且它们的大小都维持固定的比例关系。

3. **动力相似**:为了保证流动的动力特性相似,需要满足作用在流动上的各种力之间的比例关系相同。特别是,惯性力与粘性力之比(即雷诺数)应该相等。雷诺数描述了流体的惯性力与粘性力之间的相对重要性,并用于判断流体流动的稳定性。

4. **边界条件和初始条件相似**:除了上述的几何、运动和动力相似外,还需要确保两个流动的边界条件和初始条件相同。

综上所述,这些相似准则确保了在进行模型实验时,模型所得到的物理现象和数据与实际情况高度相似,从而为实际应用提供了有价值的参考。

主要作用力为重力的水流运动相似准则,又称重力相似准则 。

原理

为保持两个流动系统在重力作用下的相似,流体的惯性力与重力之比值必须相等,即弗劳德数相等 。

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