机械工程的概念和原理

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白金汉定理

我们讨论的是流线和等势线维的同质性流体力学的主题,在我们最近的帖子。

现在我们将继续理解的基本概念 白金汉π定理 在这篇文章的帮助下。

白金汉π定理

在一个方程中,如果变量的数量大于基本维数,即M, L和t,瑞利的量纲分析方法将更加费力,这个问题由一个定理或概念来解决,这个定理,如下所述,被称为Buckinghamπ定理。

根据 白金汉π定理,如果一个物理现象中有n个变量(自变量和因变量),如果这些变量包含m个基本维,即m、L、t,那么这些变量被排列成(n-m)无量纲项,每一项称为π项。

让X 1 , X 2 , X 3. ....X n 是物理问题中涉及的变量。让我们考虑X 1 是因变量和X吗 2 , X 3. ....X n 自变量是X吗 1 将相关的。

我们也可以说X1是X的函数2, X3.....Xn数学上,我们可以这样写。

X 1 = f (X 2 , X 3. ....X n

例子

让我们讨论一个例子来理解白金汉π定理的概念。


槽内搅拌器所需的功率是这里所提到的下列变量的函数。
搅拌器直径(D)
叶轮单位时间转动次数(N)
液体粘度( µ
液体密度(ρ)

在这里,我们将利用白金汉π定理的概念,确定搅拌器所需的功率与上述四个变量之间的关系。

这里总共有五个变量。功率(P)为因变量,其余四个变量(D, N, µ和ρ)是自变量。功率(P)依赖于上述四个变量。

变量个数= 5
基本维数= 3
无量纲组数= 5-3 = 2

我们在这里选择变量来表示维度,我们选择N D和ρ。

N = [T-1

T = [N-1

D = [L]

L = [D]

ρ= [ML-3

M = ρ [l3.n . ρ3.

对于其他变量,

功率P的尺寸为[ML2T-3

因此P M-1l-2T3.将无量纲

因此,П1条款如下所述

П1= P M-1l-2T3.
П1P =ρ-1D-3D-2N-3
П1P =ρ-1D-5N-3
П1= p / (ρ d5N3.

粘度μ的尺寸为[ML-1T-1

因此,μ就是μ [M]-1将是无量纲项

因此,П2条款如下所述

П2=μ[M-1= μ ρ-1D-3DN-1

П2= μ / (ρ d2N)

因此,我们利用白金汉π定理确定了变量之间的关系。


我们将看到流体力学领域中另一个重要的主题。区分模型和原型在我们下一篇文章的帮助下。

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1评论:

  1. 你在这里分享了一篇关于π定理的信息非常丰富的文章。您的文章对我们非常有用,因为它很好地描述了白金汉定理,并提供了一个很好的例子。感谢分享这篇文章。π数量

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