第五章 相似理论与量纲分析

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1、第五章相似原理与量纲分析仅仅依靠理论知识，一般是很难确定与流体流动相关的所有参变量是如何相互联系的.在确定函数、关系式、以及某些参变量与自变量的关系时，常常采用实验研究的方法。鉴于完整描述流体流动的变量数较多，需要进行的实验数目将是相当惊人的。然而，利用量纲分析与相似原理，可以大大减少需要进行实验的数目。涉及到流体力学的大多数工程问题的求解，都依赖于实验所获得的数据.在很多情况下,经验数据已经足够满足工程师们的一般设计需求,这些数据，例如管道的阻力系数与钝头体的阻力系数,可以通过学术期刊及教科书查到.然而，在许多问题中，要么是引导流动的几何结构太特殊、要么是流动本身太稀少，需要对结构不同尺度的

2、复制品进行专门的实验，以预测流态与压强的变化。在进行这样的实验时，在实际工程设计中所采用的结构称为原型,复制品称为模型。基于经济的原因，模型一般比原型小很多.。1 相似原理与模型实验5.1.1 几何相似、运动相似、动力相似相似最基本的、或许也是最明显的要求，就是在几何上模型是原型精确的复制品，如图5-所示。 ig Pototype and Mode 原型与模型定义:所谓几何相似，就是模型与原型有完全相同的形状，它们只是尺寸不同。用下标m表示模型，下标p表示原型,定义长度比尺为 (5.1)模型与原型之间对应的面积和体积有如下的比例关系 定义：所谓运动相似,指的是除了满足几何相似,在流动中所有对应

3、点的速度之比相等。速度比尺为 (。2)由于时间在尺度上等于长度除以速度,所以时间比尺为按同样的方法,加速度比尺为流量比尺为 运动粘度比尺为 注：矢量相似要求:1）所涉及的矢量大小成比例,2）各矢量的方向相同。定义：除运动相似外，如果两流动中对应的力成同一比例，则称该两流动动力相似。即力比尺为 （53）密度比尺可表示为由于原型及模型流场的密度比尺是已知的，所以通常将密度比尺kr作为动力相似的基本比尺。按照惯例,常用比尺kl、 v 和 kr 来其他的动力学变量，称为基本相似比尺。例如,力比尺可以表示为k=kr kkv。一般作用在流体上的力包括粘性力、压力(压差）、重力、弹性力、表面张力与惯性力等.

4、其中，直接影响流动的力是惯性力，它是力图保持原有流动状态的力。而其它力是力图改变原有流动状态的力，称主动力，是流体受到的外力.流动的变化就是惯性力与主动力之间相互作用的结果。相似准则实际就是惯性力与某单项主动力成比例的动力相似。它是模型设计和试验的基本依据。前五种力与惯性力的比尺分别表示如下：惯性力与粘性力比尺 (.a）惯性力与压力比尺 (.4b)惯性力与重力比尺 (54c)惯性力与弹性力比尺 （。4）惯性力与表面张力比尺 (。4)上述五个方程中，每个方程都代表了一个动力相似准则。5。2动力相似准则根据牛顿第二定律,可以建立各比尺间的关系。由于 (5）其可表示为 将外力合力与惯性力之比定义为牛

5、顿数 （5。6）要使模型与原型流动相似,就要求模型与原型的牛顿数必须相等。这称为牛顿相似准则,即 (.7）1. 粘性力相似准则仅考虑粘性力时,由于惯性力m 与r/t，也就是rlv2成正比,而粘性力与ml2/l=mlv成正比，得 即 或 (5。8) 定义一个称为雷诺数的无量纲量为 (5.)式中l由主要影响流动的线性尺寸确定，如管道的直径、板的长度等。雷诺数表征了惯性力与粘性力之比。在粘性力是主导因素的情况下，当(Re）m=（R)时，就达到动力相似.2. 压力相似准则由方程（54），得简化上述方程，得 （5.10)定义一个称为欧拉数的无量纲量为 (。1)欧拉数表征了惯性力与压力之比.在压力是主导因

6、素的情况下,当（u)m（Eu）p时，就达到动力相似。在大多数的工程应用中,经常用压差来取代压力.因此,欧拉数变为此外，工程中有时还采用压强系数Cp（ ），它也具有欧拉数的意义。3. 重力相似准则同样,由方程（5。4)，得 （5。1） 定义一个称为佛雷德数的无量纲量为 （53）佛雷德数表征了惯性力与重力之比。在重力是主导因素的情况下，当(Fr)m（Fr)p时，就达到动力相似。4. 弹性力相似准则当可压缩性比较重要时,就要考虑惯性力与弹性力的比值.由方程（5.4d）,得 或 (1） 式中K为体积弹性模量。定义一个称为柯西数的无量纲量为 (.15）柯西数表征了惯性力与弹性力之比。在弹性力是主要考虑因

7、素的情况下，当（C）=(Ca)时,就达到动力相似。在处理气体流动问题时,常用马赫数取代柯西数。用表示音速,体积弹性模量可表示为 （51）代入方程（.）,得 定义一称为马赫数的无量纲量为 (5.17)马赫数是流体速度与在同一介质内声波速度的比值.在速度接近或超过当地音速时（常常出现在气体动力学分析中）,马赫数是最重要的参数.5. 表面张力相似准则在某些流动中,表面张力比较重要.在这些情况下，由方程（e），得 (518)定义一称为韦伯数的无量纲量为 （9)韦伯数表征了惯性力与表面张力之比。在表面张力是主要考虑因素的情况下，当（) =( e）p时，就达到动力相似。5. 。3 相似条件相似条件是实现动

8、力相似的充分必要条件。有三种相似条件：1. 动力相似的流动满足相同的微分方程。2。 动力相似必须满足“单值”条件。单值条件将一个流动与其它流动区分开来,其包括几何条件、边界条件、物理性质条件与初始条件。3。 由各种变量构成的模型与原型的无量纲量是相等的。总之，当由关于单值条件的变量所组成的无量纲量相等时，对于同一种流态，将满足动力相似。5。 l。 近似模型实验在工程中应力求做到完全相似，但实际上要做到这点是比较困难的，故一般可做到近似相似,即起主要作用的力相似,满足一定的精度要求即可。当两流动动力相似时,对各相似比尺存在某些限制。例如,由重力相似准则，对重力场中的流动，有 kvkl.5如果在模

9、型及原型中使用同样的流体,粘性力相似准则则要求 kv=k1显然，这两个相似准则产生了冲突.随着所考虑的相似准则越多,产生的冲突也就越厉害。有时，这些矛盾使得根本就不可能进行有意义的模型实验。因而，在工程应用中，人们经常进行近似模型实验.这些近似实验是基于仅仅考虑主要的相似准则。Epe5.1Thedimnsion o a rkso are l=3, m nd =10mrsectively。 hediameter th entilato inlet tothe workhop i 06m,w thvlcit o ar is .8/s。 Ih lng scal ratio is /,ryto dem

10、ine hesize of prooedmd and it vloct of ir e inlet例 5。1 一车间的尺寸分别为l=30m, w=1 与 h0。通风设备到车间的入口直径为0。6m,空气的速度为0.8/s。如果长度比尺为1/5,试确定模型的尺寸与入口处空气的速度。lutionAccorg toth givencondiios， it s now tat l=30，wp5m,hp=m， dp=m, d the legth sale ratik=1/5， thus 解 根据所给条件，已知p=0m、p15m、hp=10m、p=0。m,长度比尺kl=1/5,故h kinemtc visc

11、iy f airi 1.5712/。 Therefore， theRenlds umbe n he prootpe空气的运动粘度为1715m2/s，因此原型的雷诺数为 A i used inthe modest. ccording to thimilrity crterion oviscosit,theReynolds nume ust be equal，so模型实验使用空气。根据粘性力相似准则，雷诺数必须相等，因此 By soving fo the eloand e get v=404 （/s)解得m=4.04 (m/s）Exampl5.2A rriain cana is m widend

12、crrie wtr a a ate of 9m3/s.A geotrcllsmil ode hat is 0.2m deis tbeued tostd erinflwchaacteristicsin e irigatincanal。 Wat float is rured in he moel mantin Foudenumbe silarit?例 52 一灌水渠宽1,送水流量为9m3/s。采用宽为。2m的几何相似模型研究灌水渠的某些流动特性。要保证佛雷德数相似,模型所需的流量为多少？olutionor Froude nubr smilarty, （F)m=（Fr)p, or解 对于佛雷德数相似

13、，有（Fr)=(Fr），或Sincegm=gp, wehav由于gg，得 Bau p=vAp and qmmA, t ollowtt 因为qp=vpA 及 qm=vmAm，有 Thu从而 Examl。3A 1:50 mode of ba h a w resstance f 。2Nwhenprtingi wter at 1。m/s.1. Finthe correspodg pootyeae rsisance. 2 What vlocity do histes represent in the rotype？ 3。 ind he werequiremnt or he prtotype例53 一个:

14、5的船模,在速度为。m/s的水中航行时,所受到的波浪阻力位。2N。1. 求原型所受到的波浪阻力.2. 实验在原型中表现的速度为多少？3. 原型所需的功率.luion Gravty ad net forc preominate; hnceth Froud critrinis pplbl。解 阻力与惯性力其主导作用，因此应用佛雷德准则。Becae (Fr)m=(Fr）p,and m=gp, 因为(r)m=（r)p，且Snc 由于 Tn 从而 Also accordin又根据hen 故52 量纲分析量纲分析法是用于寻求一定物理过程中,相关物理量之间规律性联系的一种非常有用的方法。它对于正确分析、科学

15、表达物理过程是十分有益的。52。1量纲的概念1。 量纲与单位量纲是表征各种物理量性质和类别，是指物理量所属的种类，是物理量的质的表征。单位：是人为规定的量度标准，量度各种物理量数值大小的标准量，是物理量的量的表征。通常，物理量q的量纲用一个方括号来表示为q。方括号的意思是“具有的量纲。2. 量纲的分类量纲包括基本量纲与导出量纲。基本量纲(独立量纲)：不能用其它量纲导出的、互相独立的量纲。导出量纲（非独立量纲）:可由基本量纲导出的量纲. 对于不可压缩流体运动，通常选取长度、质量及时间的量纲作为基本量纲，分别表示为L、和T。其他物理量量纲均为导出量纲。温度的量纲也是基本量纲，标记为Q. 例如,速度

16、、加速度、力、以及动力粘度的导出量纲可表示如下:v=LT-1 L2 =ML =ML11 综合以上各量纲式，可得任一物理量的量纲 都可用3个基本量纲的指数乘积形式表示,即 qLabT （5）3 导出量纲的划分在方程（520）中,根据指数a、b或及c是否为零,导出量纲可分为：1) 当 ，但b=0，c=0 时，为几何学量纲;2) 当a 0,b 0,但c=0时，为运动学量纲;3) 当 a 0，b0，c 时,为动力学量纲。无量纲量定义：当量纲公式（5.0）中各量纲指数均为零,即a=0时，有q=1。此时该物理量称为无量纲量。可以由两个具有相同量纲的物理量相比得到， 也可以由几个有量纲物理量乘积组合,使组合

17、量的量纲指数为零得到。无量纲量的特点：首先是其客观性；第二,其大小与所选单位无关，不受运动规模的限制；第三,除能进行简单的代数运算外,也可进行对数、指数、三角函数等超越函数运算。5.。雷利法1量纲一致性原理所有与物理量相关的理论公式都必须是量纲和谐的，即,方程中所有的项必须有相同的量纲。这就是量纲和谐原理。例如，伯努利方程中各项都具有长度的量纲，可以将其写成无量纲的形式为2。雷利法雷利法也称为指数法,过程变量一经确定,雷利法是一种利用量纲和谐原理,通过求解一组联立方程而获得变量指数的方法,见例54。Examle 5 Dive a expresson forthe flatofq vr the

18、slysho in Fig。 2 例54 推导出图5-2所示的溢流道流量的表达式。 Fig. 52 Eame5。4Soution Asme he vriables that affecteflowte areetemied t be th ad H,thacceleriodue to rvit g,ande idth b.erear 4 vriables assiatdwithhi henomennTe LT is choe orrferen dimnsionsTs， ve解 设影响流量的变量有水头、重力加速度g、以及宽度b.与该物理现象有关的变量数共个。选T为参考量纲。 here, i a

19、constant Substitting he dimensions of the ariablsintoh ae qatin，we et式中k为常数.将各变量的量纲代入上述方程，得 Acording to e pinplef dimeionahomeneity， wehe由量纲和谐原理，有 hu 从而 Ths is asar as w cango wthe Rylgh meth， sin wecann dtemiethe vluesf a1and g1。 weve， b furhe epeetal investion， i has ben shwnht the flow rat is opo

20、onlto the widhf th ll,ad hat a1=1 an g.。 herfoe，the finl reultturns otto be利用雷利法只能求解到此，因为a1和 g1不能被确定。然而,根据进一步的实验研究发现，流量与溢流道的宽度成正比，从而a1=1 且g1=1.5。因此，最后的结果为 xampl。5It hasbenascertainedtha the physcaparmte ffectng water pup inp power nclde: the uitwiht ofwater, eflowrae Q， te pmg ha H Find theormula or

21、 th iputpoer N of te wter pum.例5。5 已知影响水泵输入功率的物理量有：水的重度,流量Q，扬程 H。求水泵输入功率N 的表达式。olio The exponet exessi f N is 解功率N的指数关系式为Te crsonin dimensina frmais 对应的量纲表达式为M L2T -3 L2T - LT 1L3corig t the pnciple ofimensioalconsteny, wet 据量纲的和谐原理有：hefore 因此N k Q HExampe 5.6 I is regard by oservatio， eerimt and th

22、eoeticaanaysis hattheaerge ar trss w nnit aret toal f bud s reated ih fluid eit , ami iscoity ， average velocty v， ydraulicradu R adtheaeraeheigh fulg n olid rfac. Demonsrate tat if et he coeffcient of fricto ressance, the 。例6根据观察、实验和理论分析，认为总流边界单位面积上的平均切应力w与流体密度、动力粘度、平均流速v、水力半径R以及固体表面凸出的平均高度有关.证明若令沿

23、程阻力系数 ，则.Soluton:rom th nown ndion, ehave 由已知条件有Writ theexponent ructforof was 写出的指数乘积式stth imension of eac pyical ait i he abov forul 列出上式各物理量的量纲为 dim= L-T2 dim= L-3 = L-1T-1 dim L T1 di R = L dim = sodimesiona expesn f the aefrmla is 上式的量纲表达式为Equat s of dimenion omogeeit is量纲和谐方程组 ： 1 1 k2 L： 1 =

24、3k k2 + k3+ k4+ k5 T: 2 = k2 3The aeveviable he aboe quatint,tre eqaions,sectk3、k5 s th ones t bdted。以上方程组有五个未知数，三个方程。选定k3、k5为待定。Sove the aoe equtio， we obtan联立解上述方程组得 2 = 2 k k1 = k3 1 4 2 + 5subtitute thebov lio nto h orgnl xpnen form o w ， tyelds将上述指数代入原指数乘积式，得ine由于， then 则ad 又 thu wegt则可得if let

25、,substitueinto te aboveequati,e otain 若令，并代入上式， 得5。 2. 3 帕金汉定理这一基本理论是由埃德加帕金汉的名字命名，他对量纲分析早期的发展作出了贡献.令l、x2、.。、xn代表n个有量纲的变量，如速度、密度、粘度等，它们与某一物理现象有关。写出相关变量的量纲一致性方程为F(,x，x3,.,n ) =0 （521)式中各项的量纲是相同的，从而可将方程重新写为 f（p1，p2，p，,p）0 (5.2)式中f是另外一个函数关系,各个p值是某些独立xi的无量纲乘积。项减少的数目一般等于所有变量中所包含的基本量纲的数目。在应用帕金汉p定理时,应遵循以下的步

26、骤：（l） 弄清题意，找出产生影响的因素.列出个与影响有关的变量,这或许是应用帕金汉定理最难的步骤.这里所说的“变量”包括有量纲及无量纲常数在内的任何量，它们对所研究的现象都具有影响.最典型的是，这些变量包括描述系统的几何尺寸、流体特性、影响系统的外力等（如单位长度上的压降)。为了最大减小实验的工作量,各个变量要相互独立，这点很重要。(2） 找出描述所有变量的基本量纲m数。选择“质量、长度与时间T”或“力、长度L 与时间”作为参考量纲组，来描述n个实验变量。参考量纲组不要相互混杂。（3)确定p变量的数目为（m），其中n为问题中所确定的变量数，为描述变量的参考量纲数（通常为3）。(4） 将各实验

27、变量表达成p变量与其它基本变量的乘积的形式，加上要确定的指数： （.)则无量纲量pi可表示为 (5.4)Exmpe 5。 Conidrsteyvcousflo thrg asmall diameer horizonal tube。 Apying theBckingham p theremo find a relatonshiamgviales atgvernpressure gdient alongte tube 例 。 一定常粘性流动流经一水平放置的小直径管道。利用帕金汉p定理，建立确定管道压强梯度的各变量间的关系式。Solutn Bse pn expeen andtion,it is al

28、ized thtthe presure gradient Dpl isa funcionf the viscosty m， the manveliy ， th daeer d,the desity offlid r and the rougnes fator e。Thus,the low thouh h tube an beescrd y 解 根据实验与直觉，可知压强梯度Dpl是粘性m、平均速度、直径、流体密度r、粗糙度e的函数.因此，流经管道的流动可以描述为 F（Dp, r， m,e,，d,）0The numbr ovral nvlvd inthelw 7 and theeae reree

29、dimensions。 hr wil be (7） p terms Terefore, th for of thedimenionless euatiocan be at as流动所涉及的变量数为7,参考量纲数为3，p项的数目为(73)4。因此，无量纲方程可写为Sine，her are4 p erms，abtail lect r, ad d aste pimay aiable。The由于有4个p项,任意选取r、d为基本变量,则All o the uknwn exent cn determined y hprinle f imenionl homgeneity 所有未知指数均可由量纲和谐原理求得

30、。Terernce dimenion se of M，L andT eslectdfo this. Theefore， dimension of the iabes c be xpess as 该题选M、L及T为参考量纲组.he unknown xponetsmt atisfy the follongrelatohips:解得a1=,b0，g1,othat a=，b20，g2=1，so hat a31，b3=，g3=1，o tt a4，b4=2，g4=0,so ha 无量纲方程为将D从无量纲方程中分离出来,得实验证明,沿程压降与管长成正比，因此定义阻力系数一摩擦系数为则沿程水头损失可表示为该关

31、系式称为达西-魏巴斯公式。关于量纲分析方法的几点讨论：1。 量纲分析法的理论基础是量纲和谐原理；2 量纲和谐原理是判别经验公式是否完善的基础;3. 应用量纲分析方法得到的物理方程式,是否符合客观规律和所选入的物理量是否正确有关。而量纲分析方法本身对有关物理量的选取却不能提供任何指导和启示，可能由于遗漏某一个决定性的物理量,造成方程中出现累赘的量纲量。这种局限性是方法本身决定的。弥补它，需要已有的理论分析方法和实验成果，要依靠研究者的经验和对流动现象的观察认识能力；4量纲分析为组织实施实验研究,以及整理实验数据提供了科学的方法，可以说量纲分析方法是沟通流体力学理论和实验的桥梁.Probms。1

32、1：25 ale model oanairshp is teed in watr at200C. If the airsipaels msin r a tmopheric pessur and 200，ndte veocitfor the oeo ive yami militude. Also， find the ratioofedragforce on the protot tn te mdel.The eniie waterandai attheodiions are 00k/m3and 1.km3 respctiely。 h corspndigyamivisiies f water ai

33、r ar 103sm2 and 1。8110-5 s/m2。一比尺为1：25的飞艇模型在200C的水中实验.如果飞艇是在20C、大气压力下的空气中以m/s的速度飞行,为了达到动力相似，求模型的速度.并求原型与模型的阻力之比。已知在实验条件下水与空气的密度分别为00kg/m3 及 1.k/m3,相应的动力粘度为1s/m 与80-5s/m2。（.29m/s,0.73）52 A scaleodel fa pumping ystmisto betesedo determid the headosithe ctuasystem。Ar wta specific wh of。085g/ ad aviscsi

34、ty of 3。710-7 m2/s is use the ode。 Anothefluid wih aspefic wigof 6.4km3ad a vscsityof 236105m2/s i ue in th prottype。 The elcitin thprototpes /. A practicalupr iit for te airvelcin the moel to avoid compesbilty eectss 100m/.ind scale rtiofr themodland th ratio of the ressurlosse in the prtotyp to t

35、in the odel。对一抽送系统的缩小模型进行实验以确定原型的水头损失。原型所使用的空气重度为0。08kg/m3 、粘度为3。07 m2s。另一种重度为24kg/m3、粘度为2。602/s的流体用于原型实验。原型速度为2/。为了避免压缩性效应,模型中空气流速的实际上限为100m。求模型的比尺与原型及模型中压强损失比尺。(029）5。 T stuy e flw aspilay wit a model f the engt l ai kl1:2。 It knownth Froftrotype and moarqual， flrate fhmoels meare as .19m3/。 Finth

36、e lowate ofth protyp。用模型研究溢流道的流动，采用的长度比例系数kl=1:，已知原型与模型的r相等,测得模型上的流量为01m3/s。求原型上的流量。（339m3s)5.4 The kinemaicvisosit of a id i th poote i n=1515m2，h len sce raio of th model i 1:5， let ra Eu be t ecive siilitudubers, h s thekiem iscoity o the fludi he model ？原型中流体的运动粘度n150-m2/s,模型的长度比例系数为1:,如以Fr和E作为决

37、定性的相似准数,模型流体的运动粘度nm应为多少？（4105m2/s）5.5 The soshg of oil in a ta is affected by th vscous a ravitain fets. ：4 scaeodel of oi withaknmtivscost of 1。1104 2/ isto bused tostte slshi. Fid te kinatic scosity othe liqui obe se inthe modl油在容器中的晃荡受到粘性与重力的影响。用一比尺为：4的模型来研究运动粘度为1.1104 2/s的油的晃荡.求模型中液体的运动粘度。（1。371

38、0-5m2/）5 A windnnts ispeformdn1： scle moelof a personc aircraf。 Th rotye aircraftfiest48m/ in odtionshe th spee f s is30m/ and theair denity is1.0gm3.hemode arraf is tesed nawintunelin whc he sped of sons27m/s andthe air desity is 0.43kg/m3 he dagforcon hodel s 100N。 Wha sedmus teflow nthe wind-tunn

39、ele o ynaisimliud， nhat is the rag force on he prototype？对一比尺为：20的超音速飞机模型进行风洞实验.原型飞机在音速为300m/s、密度为1。kg/m3的空气中以0m/s的速度飞行。模型飞机在音速为279/、密度为0。43gm3的空气中进行风洞实验。测得模型的阻力位100。为达到动力相似,风洞的流速应为多少？原型上的阻力是多少?(46m/s,08k）5。7 A vntilto pipe o diater1man avraeowing elocity 1m/s Model est iserfore ona wate pip of iame

40、er 0.1m，at isthe velo n t warpip t acieve dynamic siitue? Suppse theresreand tmperatr of air awat aall 101kPaand 200C。 直径为1m的空气管道，平均流速为0m/，现用直径为0。1m的水管进行模型实验,为了动力相似,水管中的流速应为多大?设空气和水均为11Pa、200C。(673 m）5. I order to redictthedrag n a smooh， sremlined objectyng in ar,a modl eind toe iwater Itisknown th

41、a the lenth ofh protote is 3m， flies n ai atased of m/ The desiging th of the mode 5cm, what s he vocy owter? If the dagonmoel i meased 5N， wht i thedrag nthe pototype？ Sppose the presure nd traur of the ototype ndoel re l 101Pand 00C为了预测一光滑流线型物体在空气中的飞行阻力，设计一模型在水中实验.已知原型的长度为m,以10 /s的速度在空气中飞行。模型的长度设计

42、为50cm,水流的速度应为多少?若测得模型受到的阻力为15N,原型受到的阻力将是多少？设原型、模型均处于101P、200。（4 m/,4。05N）.9Thehgt of a utooblei 。5m，trvs n air 20 at apd o18/。 Airin model tet i 00 ndits flwng velcity s60ms。 Fnd he h o he moel。 If the fro eistncenmel tsis esreas 100N, what ithe ontestanc on th pootype auomobie wenrunning?汽车高度为1.m，速

43、度为10k/h， 行驶在200C的空气中,模型实验的空气为0C，气流速度为60m/s.求模型试验汽车的高度。如果在模型实验中测得正面阻力位1300N,求实物汽车行驶时的正面阻力是多少。(05m，158）.10The saetensinf ure water is 0。3N/， th rfe tension o sopywatr is .25N/m。 If pur wat dopl breaks up in n airsream thaismovigt10ms, at w pewoul hesmesie soap watr det rak u？纯净水的表面张力为.03N/m,肥皂水的表面张力为0

44、.025N/m.如果纯净水滴在10m/的气流中破裂,问尺寸相同的肥皂水滴的破裂气流速度为多少?(.85 ms）。111：49sal odel of a shi isteste na atr an.The spedof the rototypeis1m/ h purose othtst so asre thewavedragon the ship。 Find velctyf the modeland theaio of he wve daon thprotye to that on themoel一比尺为的船模在水池中实验。原型中的速度为10m/。实验的目的是测定作用在船上的波浪阻力。求模型的速

45、度,及原型与模型的波浪阻力比值。(1.43 /,1.10）5。 AVntur tbe ith daeer D1=00mm ndd1150 isue to easuree lowrateo oil f inematicvscoiy n1=451-6m2/s an sty r1=820kg/m3。 Te flwt Q1is 100Ls Us wter ofkinmati iscsit n2=106m2s nd a 1：mdel to peform h te。（1） hat muth aer low rateQ2 be fo dynacsimlart?（2）f thead oss h2 ismeas

46、red at 0.2m and he presure dferenc Dp2 at 1。 i the odel te， ihe realhead oss and pressure ifferencof hprotye.一直径为D=300m 及 d1=15mm的文丘里管用于测量运动粘度为n=。51-6m2/、密度为r1820kg/m3的油的流量。流量Q1 为10Ls.用运动粘度为n=10m/s的水、比尺为1：3的模型进行实验。(1) 为了达到动力相似，水的流量Q2为多少？(2) 如果模型实验测得水头损失f2为02m、压差Dp2为1.0bar，求原型的水头损失与压差为多少。？5。13The flo

47、wrate q oaflud psi touh aorizotal aila pp ha relatonship wth the diater d, damc vicity m and prssur gradient D/l, derv exprsioof th lowate.流体通过水平毛细管的流量qv与管径d、动力粘度m、压强梯度Dp/l有关，试导出流量的表达式。（ ）5。14 A smlbal traelsaaconsttveociy n aincompressle vscou fluid, th rag iselated th dameter of tbll， veloitv, he

48、ensyr of thefluid，d h damic viscsit m。ind th expreso fte d。小球在不可压缩粘性流体中等速运动时，阻力F与小球的直径、运动速度v、流体密度r、动力粘度m有关,试推导出阻力的表达式。(）15 Te ouet veloctyv f n oriicis reltedh the oificedameer ， fluid denity r， dnamicvcosty m and hydrosatic hea Dp, deri the xprssio o outlet elcit.设孔口出流的速度v与孔口直径、流体密度r、动力粘度m以及静压头D有关,导出流速的表达式。( )1 he vlocity ofasphe epns on the spheameter,predesiy, fludenst, lud vscosy， and graitatnal acelratio：