2019一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師考點(diǎn)：流體力學(xué)

流動(dòng)相似概念

原型：天然水流和實(shí)際建筑物稱為原型。

模型：原型(實(shí)物)按一定比例關(guān)系縮小或放大，稱為模型。

流體力學(xué)模型試驗(yàn)：

是依據(jù)相似原理，利用模型，模擬與天然情況相似的水流進(jìn)行觀測(cè)和分析研究，然后將模型試驗(yàn)的成果換算和應(yīng)用到原型中，分析判斷原型的情況。

水力學(xué)模型試驗(yàn)的目的：

利用模型水流來(lái)模擬和研究原型水流問(wèn)題。

關(guān)鍵問(wèn)題：模型水流和原型水流保持流動(dòng)相似。

流動(dòng)力學(xué)相似：

兩個(gè)流動(dòng)的相應(yīng)點(diǎn)上的同名物理量(如速度、壓強(qiáng)各種作用力等)具有各自的固定比例關(guān)系，則這兩個(gè)流動(dòng)就是相似的。

模型和原型保證動(dòng)力學(xué)相似，應(yīng)同時(shí)滿足：

幾何相似運(yùn)動(dòng)相似動(dòng)力相似

邊界條件相似初始條件相似

幾何相似：

對(duì)應(yīng)線段長(zhǎng)度成比例，對(duì)應(yīng)角度相等。

相應(yīng)點(diǎn)處受同名力的作用，

同名力大小成比例，方向相同。

流動(dòng)相似的含義：

幾何相似——是運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力相似的前提與依據(jù);

動(dòng)力相似——是決定二個(gè)液流運(yùn)動(dòng)相似的主導(dǎo)因素;

運(yùn)動(dòng)相似——是幾何相似和動(dòng)力相似的表現(xiàn);

凡是相似的流動(dòng)，必定滿足：幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似、動(dòng)力相似、相似準(zhǔn)則

相似定理：彼此相似的流動(dòng)現(xiàn)象，必定具有數(shù)值相同的相似準(zhǔn)則。

相似準(zhǔn)則：動(dòng)力相似的條件下，各種力的比例常數(shù)之間的關(guān)系。

(一)、佛汝德(重力)相似準(zhǔn)則

根據(jù)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(dòng)的各種流動(dòng)，主要受重力作用的流動(dòng)，如堰壩溢流、孔口出流、明渠流動(dòng)等。

(二)、粘性力相似準(zhǔn)則

雷諾準(zhǔn)則：

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

有壓管流中

層流區(qū)，水力光滑區(qū)：主要是粘滯力作用，滿足雷諾數(shù)相等即可。

紊流過(guò)渡區(qū):既要雷諾數(shù)相等，又要相對(duì)粗糙度相似;

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