模型试验基础(汽车试验学)资料ppt课件.ppt

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1、第4章模型试验基础模型试验概论相似现象相似理论基础相似准则的求解量纲分析法模型试验概述为什么要进行模型试验?理论研究：简化、抽象、数学模型试验研究：复杂、具体、物理模型实物：常规尺寸模型：大型工程结构（研发），微小结构土木工程：桥梁、隧道（风振，地震）水利工程：河流、水坝（流体力学）航空航天：飞机、飞船（空气动力学）交通工具：汽车、火车（空气动力学）模型试验概述铁道车辆的模型试验小比例滚动试验台悬挂主动控制试验台模型试验概述模型试验如何反映原型的物理规律？相似理论相似准则模型试验概述模型试验的一般过程数学方程比

2、例模型原型问题模型试验原型规律相似准则相似现象相似现象几何相似相似三角形L1L2L3L1ˊL2ˊL3ˊ相似现象相似现象同类现象不同的物理现象可用相同的数学公式描述二阶系统振荡方程相似现象相似现象同类现象不同的物理现象可用相同的数学公式描述黏性不可压缩流体稳定等温运动方程相似现象相似现象某一特定物理现象的描述数学方程单值条件：把一个现象从同类现象中区分出来的条件空间（几何）条件（管道直径，长度）介质的物理性质（液体密度、粘度）边界条件（进出口流速）初始条件(初始时刻条件，蝴蝶效应)相似现象相似现象物理现象相似同一

3、类的物理现象描述物理现象(过程)的单值条件相同几何相似运动相似动力相似热相似质量相似…单值条件相似+同类现象现象相似一几何相似（空间相似）定义：两个几何体的所有对应线段的比值相等，所有对应角相等。引入尺度比例系数进而，面积比例系数体积比例系数模型用下标m表示原型用下标p表示相似现象二运动相似（时间相似）定义：指速度场（及加速度场）的几何相似。在对于瞬时各对应点速度（及加速度）的方向一致，且大小的比值相等。由于因此运动相似建立在几何相似基础上，那么运动相似只需确定时间比例系数就可以了。运动相似也就被称之为时间相似

4、。引入速度比例系数相似现象二运动相似（时间相似）运动学物理量的比例系数都可以表示为尺度比例系数和时间比例系数的不同组合形式。如：速度kv=klkt-1加速度ka=klkt-2频率k=kt-1相似现象三动力相似（受力相似）定义：力场的几何相似。它表现为：各对应点上的作用力的方向一致且大小的比值相等。引入力比例系数：也可写成：相似现象三动力相似（受力相似）力学物理量的比例系数可以表示为密度、尺度、速度比例系数的不同组合形式，如：力矩M压强p功率N动力粘度相似现象相似理论基础相似第一定律举例MFVMˊFˊVˊ将相

5、似变换式代入：相似理论基础相似第一定律彼此相似的现象，其相似指标等于1。在相似现象中，各物理量的相似常数不能任意选择，而是相互制约的。这种相似常数的组合称为相似指标。阐明关系方程式中变量之间的约束关系。相似理论基础相似第一定律相似准则：相似现象中存在的一个数值相同的无因次的综合量彼此相似的现象必定具有数值相同的相似准则牛顿准则（也称牛顿数）当两个力学现象相似时，牛顿数的数值必然相同相似理论基础相似第一定律相似准则：相似现象中存在的一个数值相同的无因次的综合量黏性不可压缩流体的稳定等温运动雷诺准则：表示惯性力和粘

6、性力之比，反映了流体流动中黏性力所起的影响程度有压流动（低速空气流动，<68m/s）傅鲁德准则：表示惯性力和重力之比，反映了流体流动中重力所起的影响程度重力流动(河流，水利）欧拉准则：表示压力和惯性力的比值，反映了流体流动中压力所起的影响程度。（Eu准则不是独立的。只要主要的相似准则（Re或Fr)得到满足，则该准则必定满足）相似理论基础相似第二定律（相似必要充分条件）凡同一类现象，当单值条件相似，而且由单值条件所包含的物理量所组成的相似准则相等，则这些现象就必定相似。单值条件相似+同名相似准则相同现象相似相似的

7、充分必要条件。相似现象应遵守的条件：①      两相似现象一定能用一个方程组来描述。②      单值条件相似。几何条件（几何相似）物理条件：荷载介质的E、μ、R（强度）。运动条件：t、v边界条件初始条件(3)由单值量组成的相似准则要相等。——充分必要条件（而不是任意的相似准则要相等）。单值量——是指单值条件下的物理量。而单值条件是将一个个别现象从同类现象中区分开来。相似第一定理是从现象已经相似这一事实出发来考虑问题的，它说明是相似现象的性质。设有二现象相似，它们都符合质点运动的微分方程V=，如图所示的两组相

8、似曲线（实线）。得到：图中“1”、“2”为两现象的对应点。现在，设想通过第二现象的点1和点2，找出同类的另一现象——第三现象，图中虚线所示。显然，第二、第三现象的曲线并不重合，故第三现象与第一现象并不相似，说明通过点1、点2的现象并不都是相似现象。为了使通过点1、点2现象取得相似，必须从单值条件上加以限制。如在这种情况下，加入初始条件：t=0，v=0，L=0。这样，既有初始条件的限制，