5.1实船的阻力为
模型以。求实船的运动阻力
的速度前进,受到的运动,并求模型与实船克服运
动阻力所需要的功率。
解:由重力相似,故弗劳德数相等,即:
由于模型和实物均受到地球重力场的作用,重力加速g均相同,故:
又
则,实船的运动阻力为:
所需功率为:
5.02、贮水箱模型内盛满水,打开水门排完要是实物的
,问排完实物内的贮水需多少时间。
,若模型
解:由重力相似,故:
由于模型和实物均受到地球重力场的作用,重力加速g均相同,故:
又
5.03、声纳传感器的阻力可由风洞实验结果进行预报。实物是直径
的球壳,在深水中拖曳速度是
。若模型的直径
,求在空气中模型的速度。若在风洞试验时模型的阻力为,试估算实物的阻力。
解:设风洞的截面积足够大(试验证明,当
时即可满
足),忽略空泡及压缩性影响,则实物与模型由粘性力相似准则,有:
即:
对于水:
对于空气:
因为模型与实物是满足动力相似的,所以由牛顿相似准则,有:
即:
5.04、试用量纲和谐原理(齐次性原则)建立直角三角形量水堰(如图)的流量计算关系式。假定流量Q与H、g之间的函数关系为一单项指数式。
解:设示。
,各物理量的量纲均用基本量纲[L][T][M]来表
根据量纲和谐原理:
即:
代入得:
式中:
5.05、有一长,直径的泄洪隧洞,洞中水流属紊
流粗糙区,现需进行模型试验。要求:
(1)说明按何种相似准则设计模型,并写出其相似准则表达式; (2)按相似准则导出流速、流量、力比尺的表达式。
解:(1)应按阻力相似准则设计模型。因为水流在紊流粗糙区,只要模型与原型的相对粗糙度相等,就可采用佛汝德数相似准则设计阻力相似模型。其表达式为:
(2) ①流速比尺:
②流量比尺:
③力的比尺:
若模型和原型液体一样,
,则