例5-1 有一直径为15cm 的输油管,管长5m,管中要通过的流量为0
18m3/s ,现用水来作模型试验,当模型管径和原型一样,水温为10℃(原型中油的运动粘度νp= 0
13cm2/s ),问水的模型流量应为多少时才能达到相似
若测得 5m 长模型输水管两端的压差为3cm,试求在 5m长输油管两端的压差应为多少(用油柱高表示)
解(1)因为圆管中流动主要受粘滞力作用,所以应满足雷诺准则,即两者的雷诺数相等 由于 dp=dm ,故上式可写成 或 将已知条件 νp= 0
13cm2/s , νm= 0
0131cm2/s 代入上式,得 即当模型中流量Qm为0
0181m3/s 时,原型与模型相似
(2)由于已经满足雷诺准则,故两者的欧拉数也会自动满足 已知,则原型输油管的压强差为 也可以写成 这里,引入了 Ap=Am (dp=dm )及 gp=gm
所以,5m 长输油管的压差油柱为 例5-2 长度比λL=50 的船舶模型,在水池中以 1m/s 的速度牵引前进时,则得波浪阻力为0
求(1)原型中的波浪阻力;(2)原型中船舶航行速度;(3)原型中需要的功率
解 由于重力在起主要作用,所以原型和模型的弗劳德数应相等
即 由于 由于 gp=gm ,故上式可写成 所以 或 例5-3 :设有油罐,直径 d 为 4m,油温 t 为 20℃,已知油的运动粘度νp=0
74cm2/s ,长度比λL采用 4 左右,试进行下面各项研究:(1)选定何种相似准则
(2)模型流体的选定
(3)各项比例的计算
解(1)油自油管流出,自由表面受重力作用,由于油的粘度较大,故又受粘性力的作用
因此,重力和粘性力都是重要作用力,所以,这里的相似准则应该选定同时满足雷诺数和弗劳德数
(2) 由于 n 正好等于 0
0925cm2/s 的流体极难找到,所以只好挑选一些近似的流体
现在选用 20