Определим количество критериев подобия, необходимых для описания нестационарного течения вязкой несжимаемой жидкости, воспользовавшись -теоремой.
Независимыми переменными, определяющими рассматриваемый процесс, являются скорость жидкости W; давление (или перепад давлений ) в системе; характерный линейный размер системы L; время ; теплофизические свойства среды, такие как плотность ρ и динамический коэффициент вязкости μ.
Размерности и формулы размерностей для всех определяющих величин в системе СИ приведены в таблице 7.1, где знаком "√" обозначены величины, которые будем считать величинами с независимой размерностью.
Таблица 7.1 - Список и формулы размерности величин, определяющих процесс нестационарного течения несжимаемой среды
№ | Определяющие физические величины | Обозна- чение | Наименование размерности | Формула размерности |
Скорость | W | м / с | ||
Давление | ||||
Характерный линейный размер cистемы | √ | м | L | |
Время | √ | с | ||
Плотность среды | √ | кг / м3 | ||
Динамический коэффициент вязкости среды | μ |
Итак, в рассматриваемой задаче имеется шесть определяющих величин, из которых три имеют независимую размерность (например, , и ), т.е. , . Следовательно, в соответствии с p - теоремой, для описания рассматриваемого явления число независимых критериев подобия должно быть равно трем (), а, значит, в данном случае вместо поиска функциональной зависимости между шестью величинами в размерном уравнении
необходимо найти связь между тремя безразмерными критериями подобия
. (7.13)
Таким образом, как уже отмечалось, хотя теория размерностей не позволяет установить функциональную зависимость между критериями подобия, однако она дает возможность уменьшить число определяющих переменных и обеспечивает основу для планирования и проведения экспериментов.