来自当知百科
跳转到: 导航搜索

  流体力学中表征流体惯性力和重力相对大小的一个无量纲参数,记为Fr。它表示惯性力和重力量级的比,即Kjdka20071222135601.gif式中U为物体运动速度;g为重力加速度;L为物体的特征长度。在惯性力和重力起重要作用的流动中,欲使两几何相似的物体(相似比为n=Lp/Lm,下标p代表实物,m代表模型)满足动力相似条件,必须保证模型和实物的弗劳德数相等。在水动力学中,重力加速度取作常数,若弗劳德数相等,则Kjdka20071222135602.gif。因此,若模型缩小n倍,流体流动速度就必须缩小嚽倍。

  在模拟试验中,也可以引入以容积排水量定义的弗劳德数Fr墷和物体“肥瘦系数”。它们分别定义为Fr墷=Kjdka20071222135603.gifKjdka20071222135604.gif,式中墷为容积排水量。

  在许多用有粘性的实际流体(其动力粘性系数为μ)进行的水动力学实验中,例如在水面上以速度v作定常直线运动的船舶,它受到的阻力R可写成:

      
R=f(Ψ,Re,Fr墷)ρSv2

式中ρ为水的密度;S为船舶的横截面积;Re为雷诺数。上式表明确定物体阻力时,Fr墷和Re都是重要参数。 因此,在模拟试验时,为了实现动力相似,必须要求Ψ、Re、Fr墷数相等,Ψ 数相等意即模型和实物几何相似,故有:

Kjdka20071222135605.gif


Kjdka20071222135606.gif

  由此可以看出,若模型和实物都处在同一种流体中,即μppmm,当弗劳德数相等时,模型的尺寸缩小,它的速度也缩小;而当雷诺数相等时,模型尺寸缩小,它的速度则增大。所以满足弗劳德数和雷诺数同时相等的条件是不可能的。因此,船舶阻力不能从模型试验直接得到。但根据理论和实验的分析可知,船舶阻力可分别由摩擦阻力和剩余阻力两部分确定。摩擦阻力是由粘性效应引起的,主要由雷诺数确定;而剩余阻力与重力、船的尺度和形状有关,必须由弗劳德数和肥瘦系数确定。

  不同的弗劳德数 Fr墷还代表不同的运动状态。例如,Fr墷<1表示绝大部分船重由浮力平衡,即船舶处于排水航行状态;1<Fr墷<3表示浮力和船底的水动升力共同与船重平衡,即船舶处于半滑行状态;Fr墷>3表示绝大部分船重由水动升力平衡,使它处于全滑行状态。

个人工具
名字空间

变换
查看
操作
导航
工具箱