量纲分析法

摘要： 为了探究在不同的介质物性和操作参数下转盘反应器表面液膜径向速度分区特性,课题组设计并搭建了转盘反应器的实验装置;并且以甘油-水溶液为实验介质,通过激光多普勒测速仪对转盘表面液膜的径向速度进行测量。实验结果表明:随着转速和运动黏度的增加,同步区逐渐扩展到转盘中心,浇注区和加速区收缩;体积流量增加,3个分区逐渐向外迁移,浇注区和加速区扩大,同步区收缩;浇注管半径增大,浇注区在逐渐缩小,加速区逐渐扩大,但同步区不变。说明转速和运动黏度对液膜速度的分区影响大致相同,而体积流量和浇注半径的影响则不相同。课题组根据量纲分析法建立了同步区半径的预测关联式。本研究的结果可为转盘反应器的设计和优化提供一定的参考。

摘要： 微波辅助化学已成为备受关注的研究课题,但微波反应动力学模型缺乏系统的研究严重阻碍了微波在化学工业化上的应用,微波化学反应在化学工程化的放大设计及应用缺乏基础依据.以偶氮二异丁脒盐酸盐(AIBA)分解反应为例,通过选择合适的溶剂调整其复配比例,得到一系列具有不同沸点的混合溶剂作为反应介质,使反应在混合溶剂沸点下进行,以保证反应过程中微波的持续作用来研究微波反应动力学.从微波作用下动量传递、热量传递和质量传递的影响因素进行考虑,选择了对微波化学反应必须和充分的因素,包括微波功率密度p、黏度μ、密度ρ、反应物的浓度CA、温度T、热导率λ、损耗角正切δ和微波辐射频率f.采用量纲分析方法,通过模型分析建立了微波分解反应动力学模型.通过大量的实验数据进行拟合,回归出特定反应的模型参数.该模型估算值与实验值的误差较小,相关性较高,具有一定的预测能力可解决微波反应过程放大的基础性问题,有望用于指导微波工业化生产.

摘要： 针对砂土地基强夯振动问题,通过现场试验田实验,分析了砂土地基强夯振动的波形特征、振动速度与频率的衰减规律,根据量纲分析法建立了一种强夯振动安全距离的数学计算模型.研究表明:强夯振动以水平径向波为主导波,波动持续时间在2 s之内,0～1 s是由夯锤夯击地面时产生的振动波,对周围建筑物影响较大,1～2 s为夯锤夯击地面后余震产生的振动波,对周围建筑物影响较小;强夯振动速度峰值随与夯击点距离的增加基本呈现幂指函数的衰减规律,在距离夯击点10～40 m范围内,强夯振动速度峰值随距离的增加而快速减小,在距离夯击点40～100 m范围内,强夯振动速度峰值有微小的波动.强夯振动主频率峰值受距离的影响较大.两组数据显示,所建立的强夯振动安全距离计算模型,比非线性曲线法模型分别减少19.46％和14.50％.

摘要： 目的 研究强震作用下边坡模型与原型之间的相似关系,为材料配比试验和振动台试验提供相似依据,有利于实现振动台边坡试验动力响应特征.方法 通过对相似三定律进行研究,以量纲分析法为主,分离相似设计和重力相似理论为辅,完善量纲分析法的不足,对参与模型试验的物理量进行分级定性.结果 在静力相似设计中,以L、ρ、g作为控制量,将物理量分为关键参数、相关参数和无关参数,其中控制量L、ρ、g和关键参数τ、c、σ、Φ的相似比分别为CL=1 000、Cρ=1、Cg=1、Cτ=Cc=Cσ=1 000、CΦ=1;在动力相似设计中,振动台输入的地震波需按时间相似比C,=32进行压缩.结论 基于相似理论分析,确定了贡扎滑坡相似设计关系和各物理量相似比,为顺利开展振动台试验打下基础.

摘要： 为节约试验成本的同时又保证准确合理地研究风力发电机主轴轴承的可靠性性能,提出了针对尺寸等比例缩小模型进行寿命试验的相似准则.首先阐明了应用相似理论求解相似准则并进行仿真验证的流程方法;其次,基于风电主轴轴承的寿命影响因素与轴承寿命试验的条件参数等物理量运用量纲分析法得到等效寿命模型的相似准则;最后,通过ABAQUS软件和FE-SAFE软件对线接触单滚子模型的有限元仿真验证了相似准则的正确性.

摘要： 针对砂土地基强夯振动问题,通过现场试验田实验,分析了砂土地基强夯振动的波形特征、振动速度与频率的衰减规律,根据量纲分析法建立了一种强夯振动安全距离的数学计算模型。研究表明:强夯振动以水平径向波为主导波,波动持续时间在2 s之内,0~1 s是由夯锤夯击地面时产生的振动波,对周围建筑物影响较大,1~2 s为夯锤夯击地面后余震产生的振动波,对周围建筑物影响较小;强夯振动速度峰值随与夯击点距离的增加基本呈现幂指函数的衰减规律,在距离夯击点10~40 m范围内,强夯振动速度峰值随距离的增加而快速减小,在距离夯击点40~100 m范围内,强夯振动速度峰值有微小的波动。强夯振动主频率峰值受距离的影响较大。两组数据显示,所建立的强夯振动安全距离计算模型,比非线性曲线法模型分别减少19.46%和14.50%。

摘要： 为确保隧道爆破掘进所诱发的振动对明长城遗址不造成影响,以萨道夫斯基公式为基础,基于量纲分析法建立多影响因素的隧道台阶爆破地表质点峰值振动速度预测模型;在此基础上对现场监测数据进行非线性回归运算,将运算结果分别回代萨氏公式及新建公式进行振速预测,并做出准确度评价,二者最大平均相对误差分别为40.4％与15.9％,证明了新建公式对振速预测的准确性.同时利用HHT法对爆破振动信号进行处理,获得Hilbert谱及相应的瞬时能量图,从能量角度分析了爆破振动的传播衰减规律;同时依据相关规程考虑最不利因素,确定保护明长城遗址的安全限界,并提出相应的减振措施,为下穿明长城遗址段爆破施工方案设计及相关科学研究提供理论参考依据.

摘要： 考虑旋流衰减的影响,对气液螺旋环状流的压降特性进行研究并推导出了螺旋环状流压降预测模型.定义压降旋-直比系数为气液两相螺旋环状流和气液两相直流的压降之比,以此来表征旋流衰减对压降的影响.基于量纲分析的方法对压降旋-直比系数进行分析,推导出其表达式,压降旋-直比系数依赖于Lockhart-Martinelli参数和气相Froude数变化.最终,得出了气液两相螺旋环状流的压降预测模型.在50 mm内径的水平管内对螺旋环状流的压降特性进行了实验研究,其中气相表观流速变化范围为10～16 m/s,体积含液率(LVF)变化范围为0.6％～4.8％.通过与实验数据进行对比,压降预测模型的相对误差在±15％以内,为工程应用提供了参考.

摘要： 为研究精细化延时控制爆破引起的边坡振动信号的规律,文章以黑峪隧道改扩建洞口精细化控制爆破施工为工程背景,引入等效药量、等效距离,采用量纲分析法建立新的振速衰减公式;基于4次实测数据,对其进行拟合验证,并与萨道夫斯基公式进行对比;采用小波包分析法,研究其振动能量的分布规律.结果表明:传统的萨道夫斯基公式对本工程的预测误差较大,高达27.39％,且普遍小于实测振速,不利于指导施工,而改进经验公式预测误差最大为18.41％,说明改进公式具有良好的适用性;爆破振动能量主要集中在0～109.375 Hz范围内,但在0～46.875 Hz范围的能量最为集中,大于109.375 Hz的振动能量只有1％左右;随着距离的增加,振动能量向低频部分集中,高频能量逐渐被岩体吸收.

摘要： 引桥式高桩码头在开敞水域港口码头中是一种比较常见的结构型式,在中国应用相当广泛.码头的类型及布置形式对河道行洪及河道稳定具有不同的影响,研究码头建设成前后桩群周围流场,对码头平面布置具有重要意义.本文通过量纲分析法对影响码头附近流场的典型参数进行逐一分析,并模拟了各情况下的墩前壅高、冲高及流速的变化,研究表明,码头桩群布置形式对码头周围流场有较大影响,桩群长度及宽度的增加会导致墩前壅高、冲高呈线性增大,桩群迎流角在0°～4°间较为适宜,桩柱横向间距及纵向间距与桩径的比值在6和15较为合适.

摘要： 对于复杂的过程和物理现象,量纲分析法是一种十分有效的建立物理现象基本关系的方法.本文对影响弹丸侵彻深度的参量进行了分析,建立了无量纲方程,并利用试验结果确定了具体的函数关系式.该公式适用的弹速范围广,精度高.

摘要： 针对大型水氢-氢冷却汽轮发电机定子瞬态温度场仿真,本文介绍了一种基于量纲分析和传热相似原理的数学建模和分析方法,并以公司研制的CAP1400核能发电机为研究对象,计算了定子瞬态温度场和突然断水温升曲线,评估了发电机定子突然断水运行能力,为用户制定和优化发电机断水保护措施提供了科学的理论依据.

摘要： 针对空间机械臂地面试验模型的设计与控制问题,提出空间机械臂的相似试验模型设计.首先,建立两连杆机械臂的动力学模型,得到动力学平衡方程;其次,基于π定理,用量纲分析法推导机械臂模型与原型的相似准则,得到各参数之间的相似关系;推导控制器的缩比法则,对模型机械臂的控制器进行相似设计.最后,给出相似设计的应用实例.对比仿真结果与理论计算值,得到模型与原型上升时间和稳定转矩的误差均小于0.5％,验证了相似准则的正确性.

摘要： 为使实验结果能尽可能反映原型的实际情况,采用量纲分析方法,对稳压器卸压工况下不同阶段的蒸汽流动过程进行了比例分析,以确定其需要遵循的相似准则数.结果表明,现象相似需满足:几何结构相似;采用等物性模拟及相同的初始条件可极大简化相似参数的选择;喷放阶段,须使喷洒器出口模型与原型的蒸汽质量流密度一致;自然对流阶段,须重点考虑傅里叶数和格拉晓夫数,同时评估相关参数的不确定性.

摘要： 作为压水堆核电站的主要设备之一，稳压器可以为一回路主系统提供超压保护，从而保证反应堆的安全。为使实验结果能够尽可能反映原型的实际情况,采用量纲分析方法,对稳压器卸压工况下不同阶段的蒸汽流动过程进行了比例分析,以确定其需要遵循的相似准则数.结果表明,现象相似需满足:1)几何结构相似;2)采用等物性模拟及相同的初始条件可极大简化相似参数的选择;3)压喷放阶段,须使喷洒器出口模型与原型的蒸汽质量流密度一致;4)在自然对流阶段,须重点考虑傅里叶数和格拉晓夫数,同时评估相关参数的不确定性.

摘要： 通过人工神经网络模型学习并预测翅片管冷凝器性能可应用于相关的复杂制冷空调系统仿真.采用量纲分析法建立了翅片管冷凝器的无量纲神经网络模型,分别对换热量、制冷剂侧压降和空气侧压降进行了学习与仿真,所得的标准差分别为0.63％,4.83％和0.11％.与已有的带量纲的神经网络模型相比,无量纲神经网络模型更为全面地考虑了工况参数、制冷剂与空气的热物性参数对换热器性能的影响,因而具体更强的通用性.

摘要： 采用量纲分析法推导了增压器压气机特性随海拔高度变化的一般规律,建立了压气机进气流动模型,讨论了各参数变化对压气机性能的影响。借鉴国内外的分析方法,基于等效管流模型,分析了离心式压气机的效率、压比、流量的变化随雷诺数变化的规律,提出了压气机特性的修正方法,建立了小型压气机高原相似特性及其转换方法,为增压器与发动机的匹配设计和性能试验工作提供依据.

摘要： 国内外研究弹体对岩石侵彻问题的主要方法是经验法,世界各国防护工程设计规范中基本上采用经验法评估各种弹体对岩石的侵彻问题。我国现行规范中所采用的侵彻公式是建立在一般弹种基础上的,它是否适合于新型钻地弹种?为探索该问题,本文以相似准则为基础,应用量纲分析法建立了比例侵彻深度与弹体参数、岩石参数的函数关系,并通过对模型试验数据的统计分析,给出了某型钻地弹在岩石介质中侵彻的经验公式,与国内外公认的侵彻公式对比计算表明:试验拟合的侵彻公式具有一定的可靠性。

摘要： 本文依据对比态原理，采用量纲分析方法，分别建立了适用于单原子气体、双原子气体、碳氢化合物气体以及卤代烃类制冷剂气体的常压下黏度关联式。选用40余种物质常压黏度数据对上述关联式分别进行了验证。结果显示：计算值的相对偏差绝对平均值分别为：0.47%、0.45%、0.37%以及0.43%。

摘要： 一种基于量纲分析的盾构掘进总推力计算方法，包括：确定影响掘进总推力的参数；计算主控项及无量纲化总推力大小；将计算得到的主控项及无量纲化总推力汇总列表；利用线性回归方法，得到主控项的系数识别；根据主控项的系数识别结果，得到掘进总推力的计算模型。本发明对于地下装备掘进过程中的总推力计算快速准确。由于在满足量纲一致性原则的基础上，综合考虑地质环境、操作状态、装备结构等核心因素的影响，因而计算结果准确可靠。并且能随时根据地质条件与掘进速度等的改变灵活调整总推力参数，为掘进机装备动力系统的设计以及施工过程中推力参数的设定与实时调整提供了可靠的数据依据。

摘要： 本发明公开了一种基于量纲分析的金属增材制造熔池形状预测方法，建立增材制造过程参数与熔池形状之间的定量物理模型。首先确定增材制造过程参数空间，并对制造过程参数空间进行量纲分析，建立无量纲参数之间的函数关系，并利用机器学习的方法对无量纲参数之间的函数关系进行训练，最终得到增材制造过程参数与熔池形状之间的量化关系函数模型。本发明可以降低对实验样本的依赖，增强模型的泛化能力。

摘要： 一种基于量纲分析的盾构刀盘扭矩计算方法，包括：确定影响刀盘扭矩的参数；根据所述的影响刀盘扭矩的参数分别计算主控项及无量纲化刀盘扭矩大小；将计算得到的主控项及无量纲化刀盘扭矩进行汇总；利用利用线性回归方法，得到主控项的系数识别；根据主控项系数识别结果，得到刀盘扭矩的计算模型。本发明其模型预测结果可为装备的智能化设计提供理论依据，为不同地质的安全施工提供参考。在满足模型两侧量纲一致的前提下，综合考虑刀盘直径、掘进速度、刀盘转速等影响因素，因而预估准确可靠。并且能根据掘进地层的条件以及操作参数的变化调整扭矩参数，为掘进机装备动力系统的设计以及施工过程中扭矩参数的实时调整提供可靠的理论依据。

摘要： 本发明涉及压力补偿式滴头水力性能预测技术领域，提出一种基于量纲分析的压力补偿式滴头水力性能预测方法，包括一种基于量纲分析的压力补偿式滴头水力性能预测方法，包括以下步骤，S1、流态指数x和/或流量系数k和/或流量变化率qr；S2、从滴头结构参数、水流物理性质中选择n个物理量；S3、选择m个基本量纲；S4、得到n‑m个无量纲π数，π1，π2，π3，…，πn‑m；S5、流态指数x，流量系数k，流量变化率qr均无量纲，直接作为π1，得到流态指数x，流量系数k，流量变化率qr的求解方程。S6、建立流态指数x，流量系数k，流量变化率qr的幂函数预测模型。通过上述技术方案，解决了相关技术中的压力补偿式滴头产品开发周期长的技术问题。

摘要： 一种相邻建筑碰撞系统地震响应量纲分析方法，提出了内禀长度尺度，包括：采用改进的线性粘弹性接触单元模型模拟碰撞过程，以MP脉冲表征近断层地震动，得到了地震作用下相邻建筑的动力方程，并考虑了结构‑土‑结构相互作用的影响。本方法采用Newmark方法求解建筑的动力响应，基于内禀长度尺度对相邻建筑碰撞系统进行量纲分析，得到碰撞响应的参数影响规律。

摘要： 本发明涉及毁伤效能评估技术领域，公开了基于量纲分析和最优设计的毁伤响应函数获取方法及装置。本发明基于量纲分析对毁伤响应指标与对应毁伤影响因素的函数关系模型进行处理，采用单点交换算法获取所得到的毁伤响应函数模型中各自变量在取值范围为[0,1]的DR‑最优设计点，其中该算法基于岭回归的思想在信息矩阵的数学表达式中引入了正则化参数；将最优设计点转化为相应自变量所属取值范围内的对应设计点，并利用该对应设计点开展试验得到的试验响应值构建样本数据集，进而进行数据拟合求解回归系数，得到毁伤响应函数。本发明在试验样本量不足的情况下能够实现较高精度的毁伤响应函数的获取，达到较高的试验效费比。

摘要： 本发明公开了一种基于嵌入式控制软件需求模型的量纲分析方法，包括如下步骤：步骤一、建立形式化需求文档，对文档需求进行分析，抽取关键信息构建抽象语法树；步骤二、基于步骤一中构建获得的抽象语法树生成需求模型；步骤三、建立与需求模型相匹配的量纲系统；步骤四、针对步骤二中生成的需求模型利用步骤三建立的量纲系统进行量纲分析。本发明所述的量纲分析方法能够消除因自然语言的模糊性和二义性等问题产生的歧义问题，并在其基础上进行需求模型的量纲分析来提高需求工程师所关心的功能计算问题，从而使得需求工程师更准确更快速的进行需求的分析验证。

摘要： 本发明公开了一种基于量纲分析计算双层复合结构开孔泡沫铝的吸声系数的方法，包括如下过程：获取双层复合结构开孔泡沫铝所有的独立参数；根据所述独立参数的基本量纲，从独立参数中选取重复参量，所述重复参量包括：第一层开孔泡沫铝的背后空腔深度、第二层开孔泡沫铝的表观密度和噪声频率；利用所述独立参数和重复参量构建所有的无量纲量；根据所述所有的无量纲量得到吸声系数的表达式；求解吸声系数的表达式中的未知参量，得到最终的吸声系数的表达式。采用本发明的方法来计算复合结构吸声系数值误差较小、有效可靠，能够为设计性能优良的复合结构提供理论基础。

摘要： 本公开涉及一种基于量纲分析的预测锯齿状切屑形成临界切削速度的方法，包括：选择多种金属材料进行切削实验，得到不同材料的临界切削速度；通过量纲分析对各影响参数进行无量纲化处理，建立形成临界切削速度关于无量纲参数的隐式表达式；基于切削试验建立高速切削的有限元模型；通过数值仿真模拟分析隐式表达式中各无量纲参数对临界切削速度的影响规律，得到不同无量纲参数所对应的临界切削速度；将仿真模拟分析得到的无量纲参数及对应的临界切削速度进行数值拟合，得到显式表达式。本公开为预测大多数金属材料在高速切削加工过程中形成锯齿状切屑的临界切削速度提供了一种有效手段，为提高加工表面质量、减小刀具磨损等提供了参考。

摘要： 本发明公开了一种基于量纲分析法的各类动力触探试验指标之间的转化方法：某种已知形式的动力触探试验中，D