1、第五章 相似原理与量纲分析流体力学汽车学院同济大学Tongji University上海地面交通工具风洞中心Shanghai Automotive Wind Tunnel Center目 录绪论第一章 流体及其主要物理性质第二章 流体静力学第三章 流体运动学基础第四章 流体动力学基础第五章 相似原理和量纲分析第六章 理想流体不可压缩流体的定常流动第七章 粘性流体流动第八章 定常一元可压缩气流第九章 计算流体力学5-1， 5-2， 5-3 ， 5-4 ， 5-6， 5-11 ， 5-17第五章作业第五章 相似原理和量纲分析第一节 相似概念第二节 相似定理第三节 相似准则第四节 模型试验方法第五节
2、 量纲分析第五章 相似原理和量纲分析对于大多数实际流体力学问题，由于流动现象和结构的复杂性（比如粘性流体的湍流或紊流结构）理论计算尚有一定困难，因此，流体力学实验起着相当重要的作用，它是近百年来才发展起来的试验力学的一个新的分支。对许多实际流动，直接用实物（原型）进行实验会遇到很大困难：如新型飞机，汽车，大型流体机械因尺寸大，造价昂贵，没有足够把握是不能冒然投产并进行原型实验的；有的原型尺寸太小，实测非常困难。因此，在研究过程中，都必须要用一定尺度的模型进行实验。第五章 相似原理和量纲分析模型实验方法起始于 19世纪末。如今，随着工业技术的高速发展，应用模型实验方法进行科学研究和产品开发就更为
3、普遍。例如用风洞模型实验研究航空航天飞行器的性能；用船模在水池或水洞中研究船只的航行性能；用气候风洞研究汽车在各种气候条件下的驾驶性能；用建筑物模型在风洞内进行风载实验；用环境风洞进行大气污染实验等等。第一节 流动现象的相似一）相似的定义如果描述一个系统中发生的全部物理量（线性尺寸、速度、力、时间间隔等）可以从另一个系统的同类量乘以相应的常数得到，则这两个系统中发生的现象称为相似。二）相似现象的分类根据现象的性质和特点，相似现象可分为力学相似、热力学相似、电学相似等。三）相似理论的研究对象相似理论主要研究的对象是发生在其和相似系统中的同一性质的物理现象之间的相似问题，即首先是两个系统确保几何相
4、似，其次两个系统中的物理现象变化过程可以用 同一个关系方程来描述 。第一节 流动现象的相似一、几何相似若两个物体对应的角度相同（ 包括方位或姿态角 ）、而且对应的全部线性长度的比例相等，则称这两个物体几何相似。由于几何相似，模型和原型对应的面积、体积也必然程一定的比例。流体力学中，两个现象相似必须满足以下条件 ：1、几何相似 2、运动相似 3、动力相似第一节 流动现象的相似二、运动相似在几何相似的两个流场中，所有对应点、对应时刻的流速方向相同，而流速大小成比例，则对应的速度场相似。 （流场的几何相似是运动相似的前提）。速度比例 时间比例加速度比例 体积流量比例运动粘度比例 角速度比例第一节 流动现象的相似三、动力相似在几何、运动相似的流场中，对应瞬间、在 对应点上作用着同样性质的力 ，而且由各种力组成的 力多边形几何相似 ，则称这两个流场动力相似。在动力相似条件下，模型与原型的流场所对应点作用在流体微团上的 各种力彼此方向相同，大小成比例 。
