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相似理论与因次分析法的应用

【摘要】:所以工程实践中,使用相似理论与因次分析法来降低实验成本、减少实验的复杂性以及科学性地组织和整理结果,并将这些结果应用于实体的运动情形,从而找出流体流动现象以及规律。熟练掌握和运用相似理论与因次分析法对于流力工程、热力工程、航空工程与车辆工程等设计就显得非常重要。

在第 1 章的内容中已描述,根据基础理论中的计算方程式结合问题假设以及初始条件和边界条件并经过人工计算或者计算机运算找出流体流动的规律是理论求解问题的两个主要的基本途径,但是流体流动现象非常复杂,有许多流体流动问题到目前为止还无法使用理论方法去描述和解决,因此进行理论研究时通常必须再借助实验才能寻求流动过程的规律。虽然实验具有可靠性与真实性,可以检验理论解析法与数值计算法的结果,并且还提供大量信息有助于定量或定性发现流体流动现象与规律,使流体力学的研究理论得到进一步发展。但是实验研究的成本过高,往往需要消耗大量的人力、物力和财力,还存在着一定程度的风险和仪表调校的误差。所以工程实践中,使用相似理论与因次分析法来降低实验成本、减少实验的复杂性以及科学性地组织和整理结果,并将这些结果应用于实体的运动情形,从而找出流体流动现象以及规律。相似理论与因次分析法在流体力学中由此视为指导实验研究以及建立实验观测数据与理论分析和数值计算结果相互检验的基础,也是发展理论和简化实验设计以及解决工程流体流动问题的有力工具。相似理论与因次分析法在工程上的应用范围甚广,不仅对获得流体流动规律的研究有所帮助,同时也用于处理传热、传质和燃烧等复杂的热力工程问题以及航空与车辆工程的飞行器和车辆外形设计中。熟练掌握和运用相似理论与因次分析法对于流力工程、热力工程、航空工程与车辆工程等设计就显得非常重要。