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>> 2.5.3 量纲分析的Pi定理[2]
为
个相互独立的无量纲量。且
(18)
与 (12) 式等价。
表示一个未定的函数关系。
这个定理的证明从略。利用这个定理,我们来解决一个实例。
航船的阻力研究
长为
、吃水深度为
的船以速度
航行,若不考虑风的影响,那么航船受的阻力
除依
赖于船的诸变量
,
,
以外,还与水的参数——密度
、粘性系数
以及重力加速度
有
关。下面用量纲分析方法确定阻力
和这些物理量之间的关系。
我们按照
定理中(12) ~ (18)式的步骤进行。
1. 航船问题中涉及的物理量有:阻力
,船长
,吃水深度
,速度
,水的密度
,
水的粘性系数
,重力加速度
,要寻求的关系式记作
(19)
2. 这是一个力学问题,基本量纲选为
,
,
。将上述各物理量的量纲表为
(20)
其中
的量纲由基本关系
得到。其中
是压强(单位面积受的力),所以
;
是流速,
。并且有
。
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