热力学·统计物理教学中的量纲问题

本文就热力学·统计物理的一道习题的解法展开讨论,说明在物理问题推导过程有量纲物理量的规范运算方法,以及物理结果的规范表达方式。此外,论文简单说明了Π定理并举例利用Π定理对物理系统进行量纲分析。量纲分析在物理学中如此重要,因此在物理基础课教学中应予足够的重视。论文附录给出了汪志诚《热力学·统计物理》(第六版)教材中部分公式规范表达形式。

用于振动台试验的钢筋混凝土群桩模型研制及测试

研制了用于振动台试验的钢筋混凝土群桩模型,其既满足Bukingham-π定理,又完成制作了具有一定强度的模型和安装流程。该试验选用适当的材料和工艺方法及1∶100的缩尺模型制作单根模型桩及模型群桩基础,模拟由180根钢筋混凝土桩构成的群桩基础在地震中的力学表现。室内力学试验结果表明:模型桩材料的弹性模量为70 MPa,强度为0.57 MPa,符合预期,模型桩抗折强度为0.22 N·m,满足制作和安装强度要求;地震振动台试验结果表明,在强震作用下,桩身能够产生100με的永久应变。该研究成果对振动台桩基础试验的模型桩制作具有参考价值,对于研究桩基础破坏的缩尺模型制作具有借鉴意义。

基于相似准则函数理论综合法的飘带伞阻力系数计算与分析

针对柔性飘带与金属伞帽组成的新结构飘带伞,通过综合法求解其阻力系数.基于相似准则的函数理论,在考虑子弹流场干扰的基础上,借助Fluent软件数值仿真,基于仿真试验设计,建立了求解伞帽阻力系数的经验公式,结合已有的风洞试验数据建立了飘带伞阻力系数计算的经验公式,同时获得了兼顾多个主控因素影响的气动参数综合求解方法.该方法与建立的经验公式可为相关研究提供参考.

爆炸荷载作用下礁沙地基钢塔架结构动力响应试验探究

爆炸荷载作用下礁砂地基钢塔架结构动力响应的研究,对我国的国防和岛礁工程建设具有重要的参考和现实意义。通过模型试验对不同礁砂地基类型、药量、爆心距等工况下钢塔架结构加速度动力响应信号进行测试,结合量纲分析与π定理,得到钢塔架结构模型的加速度动力响应计算公式,并利用试验所采集的数据对计算公式进行参数拟合,得出了在礁沙地基下钢塔架模型的加速度动力响应经验公式。

无量纲参数图表法应用于围海工程龙口流速的研究

堵口程序设计决定整个围海工程的成败,目前国内多采用水力要素最大值等值线图法反映各项水力要素随口门尺寸的变化规律,并据此进行堵口顺序设计。因此,探讨利用一种新的图解法——无量纲参数图表法,不仅可从理论上选择合理的合龙顺序,而且在施工过程中能根据现场各因素变化随时很方便地调整堵口合龙施工顺序。

二维梯形沉积盆地放大效应的数值模拟研究

盆地效应作为场地效应的一种特殊类型,其对地震动的影响仍在持续研究当中。建立二维梯形沉积盆地模型,模型边界采用透射人工边界,利用显式有限元法作为求解方法。根据Buckingham提出的π定理定义了多个影响盆地效应的无量纲参数,包括盆地深宽比、介质波速比、盆地深度与入射波长之比、盆地开口宽度与入射波长之比。以Ricker子波作为输入波,研究SH波垂直入射盆地模型时,以上无量纲参数对盆地放大效应的影响。研究发现盆地深宽比越大盆地诱发的聚焦效应越明显,盆地深宽比越小盆地边缘效应越明显。在盆地的深宽比和入射波确定时,随着盆地开口宽度与入射波长之比不断增大盆地的最值放大系数逐渐从盆地中心移向盆地边缘,表现出越来越明显的边缘放大效应。其中波速比差异对放大系数的影响最大,波速比差异越大介质的波阻抗比越大,放大效应越显著。通过将影响盆地放大效应的参数无量纲化,使梯形盆地对地震动放大效应的研究的结论更具有普遍意义。

量纲理论与量纲分析法的教学方案的探讨

本文基于在大学物理教学中加强科学思维与科学方法教育的教学理念,针对目前在物理教学中仍被忽视的量纲分析法,由物理量的量纲和基本单位制等基本概念出发,依次介绍了量纲和谐原理、瑞利分析法及其优缺点、无量纲量的构造及∏定理的基本意义、工程技术中模型与原型之间的相似模拟的理论依据。同时,基于量纲分析理论重要的教育教学价值,作者提出了“完整且有深度的介绍量纲理论”的教学目标,并通过3个典型例题阐述了关于量纲理论与量纲分析的三层次教学方案。

以量纲分析重新发现普朗克公式

本研究以量纲分析手法,完全独立于普朗克研究黑体辐射的物理图像,更不用普朗克常数,就能推导出黑体辐射公式,展现量纲分析的工具优势。过程会辅以一个扩充基本量、二项特征假设、三处属性拟合、四条辐射方程、五道抉择关卡,从经典物理范畴开始,考量能量量纲在时空作用下诱导出必要的物理基本常数,接着采用Π定理算出两个无量纲量并建立其Π函数关系式,然后运用自创的属性拟合法,辐射公式的形式就自动浮显出来,最后导出黑体辐射公式,并证明与普朗克公式等价。

直齿轮搅油功率损失的实验研究

不考虑齿间啮合功率损失和挤压功率损失因素,直接使用实验的方法对单独运转的直齿轮进行搅油功率损失测定。首先,在对影响搅油功率损失的齿轮模数、齿数、齿宽、转速、没齿深度比以及润滑油的密度、粘度等多个参数进行研究的基础上,使用流体力学π定理得到直齿轮搅油功率损失普遍公式。然后进行了各种参数依次变化的分组实验,根据数据拟合计算确定了普遍公式中的待定系数,同时对直齿轮搅油的现象及各参数对搅油功率损失的影响进行了分析。结果表明,实验获得的拟合公式能在中低转速条件下有效预测搅油功率损失数值。本文结果可为后续一对齿轮啮合时的搅油功率损失计算与测定提供了理论基础和方法依据。