首页 . 工学 . 石油与天然气工程 . 海洋石油工程 . 物理模拟

弗劳德模型

/froude model/
条目作者张庆元

张庆元

最后更新 2024-12-03
浏览 174
最后更新 2024-12-03
浏览 174
0 意见反馈 条目引用

依据弗劳德相似准则设计的模型。

英文名称
froude model
所属学科
石油与天然气工程

定义为弗劳德数,计算公式为:

…(1) 

弗劳德模型必须满足以下关系式:

…(2)

式中为物体运动速度,为重力加速度;为物体的特征长度。下标代表实物,代表模型

假定模型和全尺寸结构几何相似,相似系数为,可以确定模型和全尺寸结构之间各种参数的关系式。表1列出的是弗劳德模型满足的常用变量的相似系数,表中的变量是海洋工程结构试验中可能遇到的最常用的变量。当模型相似系数为1∶50和1∶100时,表中也列出了这些变量的放大系数。除了这些相似系数之外,可以根据表1进行简单换算得到需要的响应放大系数。因而,对弗劳德模型来说,模型响应比例放大为原型响应很简单。但是,缩尺比可能不容易实现。某些情况下虽然不能直接应用表1中的值,但是上述方法通过修正后可以采用。

模型和原型的流体密度和黏度是不相同的,但这种差异一般很小,所以经常被忽略。如果需要的话,比例放大后的值可以通过这些参量的比值来校正。表2给出了一些原型参量和环境参数的实例,此表中还包括了一些结构响应,以及它们在不同相似系数下的值。这个例子用来说明一个特定试验怎样合理选择比例系数,以及在该模型缩尺比下参量的变化程度。假设给定了所用的试验水池和测量的限制条件,这样表格就能指导使用者选择最适当的缩尺比。 

表1 使用弗劳德准则的变量比例

变量

符号

相似系数

λ=50

λ=100

所有线性尺寸

D

λ

50

100

流体或结构速度

U

λ1/2

7.07

10

流体或结构加速度


1

1

1

时间或周期

T

λ1/2

7.07

10

结构质量

M

λ3

1.25E3

1.0E6

结构惯性矩

I

λ5

3.125E8

1.0E10

截面惯性矩

I

λ4

6.25E4

1.0E8

结构排水量

V

λ3

1.25E3

1.0E6

结构恢复力矩

C

λ4

6.25E4

1.0E8

F

λ3

1.25E3

1.0E6

弯矩

M

λ4

6.25E4

1.0E8

应力

σ

λ

50

100

弹簧系数

K

λ2

2500

1.0E4

波周期

T

λ1/2

7.07

10

波长

L

λ

50

100

压力

P

λ

50

100

重力加速度

G

1

1

1

流体密度

ρ

1

1

1

流体运动黏度

ν

1

1

1

雷诺数

Re

λ3/2

353.6

1000

K-C数

KC

1

1

1

表2 不同相似系数下典型原型参数的缩尺比

参数

原型

1:25

1:50

1:100

1:200

长度/m

500

20

10

5

2.5

吃水/m

100

4

2

1

0.5

立柱直径/m

50

2

1

0.5

0.25

结构质量/kg

1E6

64

8

1

0.125

最大波高/m

30

1.2

0.6

0.3

0.15

最小波高/m

2

0.08

0.04

0.02

0.01

最大波周期/s

20

4

2.8

2

1.4

最小波周期/s

5

1

0.7

0.5

0.35

流速/m·s-1

1

0.2

0.14

0.1

0.07

荷载/N

1E6

64

8

1

0.125

位移/m

2

0.08

0.04

0.02

0.01

相关条目

阅读历史

    意见反馈

    提 交

    感谢您的反馈

    我们会尽快处理您的反馈!
    您可以进入个人中心的反馈栏目查看反馈详情。
    谢谢!