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怎麼將物理量整理成無量綱

發布時間:2022-10-17 13:30:44

1. 什麼是無量綱化

是指通過一個合適的變數替代,將一個涉及物理量的方程的部分或全部的單位移除,以求簡化實驗或者計算的目的,是科學研究中一種重要的處理思想。

例子:

以一個二維平直通道內流動為例,若模擬中取格子單位下的參數為δx=δy=1,δt=1,c_s=1/√3,ν′=0.1,L′=Nx∗δx=1000,此處Nx代表網格數。

考慮實際空氣聲速c=332m/s,運動粘度系數ν=1.5∗〖10〗^(-5),得:

ku=c/c_s=576m/s,k_l=k_ν/k_u=2.6∗〖10〗^(-7),則L=2.6∗〖10〗^(-4)。

理解為將"L=2.6∗10-4"實際大小利用相似准則,長度比尺為k_l=2.6∗〖10〗^(-7),將實際大小擴大為了1000*1000的模型。

處理方法(物理相似)

相似首先出現在幾何里,如兩個三角形相似時,則他們的對應邊成比例,對應角相等。

物理相似:對於同類的物理現象,在相應的時刻、相應的位置、與現象有關的物理量一一對應成比例。

只有同類問題才能談相似:同類物理現象是指能夠用相同形式和相同內容的微分方程式所描寫的現象。反之如電場與溫度場之間形式相仿,但內容不同,不是同類現象,只能做類比。

與現象有關的物理量一一對應成比例:要求每個物理量都要各自相似。例如,對流傳熱除了時間空間外還涉及到速度,溫度,熱物性等參數。

2. 「無量綱」這個單位應該如何解釋呢例如:臭氣濃度的標准中以無量綱作為單位。

計量學中規定了幾個基本單位和許多導出單位。導出單位都可以用基本單位來表達。用基本單位來表達物理量就是量綱表達方式。物理學中有許多常數(也叫恆量,如萬有引力恆量、阿佛加的得羅恆量等等),其中有的恆量是沒有單位的,這就是無量綱系數。

簡單來說,無量綱單位是沒有「單位」或單位為「1」的有意義的系數。

臭氣濃度是根據嗅覺器官試驗法對臭氣氣味的大小予以數量化表示的指標,無法用基本單位導出,但是又具有意義,而臭氣濃度為無量綱量,單位便是「1」。在一般表達中,可省略。

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量綱的由來

物理學中,不同的物理量有著不同的單位,然而這些單位之間都有相互的聯系。

實際上,恰當地規定一些基本的單位(稱為基本單位),可以使任何其他的單位(稱為導出單位)都表達為這些單位的乘積,將其統一以便於研究各個物理量之間的關系。如在國際單位制中,功的單位焦耳(J),可以表示為「千克平方米每平方秒」(kg·m²/s)。

然而,僅僅用單位來表示會面臨一些問題:

(1)在不同的單位制下,各個物理量用單位來表示也會不同,以至於起不到預期的「統一各單位」的效果。如英里每小時(mph)與米每秒(m/s)乍看之下無甚聯系,然而它們卻都是表示速度的單位。

雖然說經過轉換可以將各個基本單位也統一,然而這樣終究不夠直觀,需記憶也不甚方便,而且選擇哪一個單位作為統一單位似乎都不甚公平。

(2)把一個既有的單位表達為拆分了的基本單位的形式實際上沒有任何意義,功的單位無論如何都不是「千克二次方米每二次方秒」,因為實際上這個單位根本不存在,它只是與「焦耳」恰好相等而已。

況且,這樣做也會導致一些拆分後相同但實質不同的單位被混淆,如力矩的單位牛米(N·m)被拆分後也是kg·m²/s,然而它與功顯然是完全不同的。

因此量綱被作為表達導出單位組成的專有方式引入物理學中。

3. 什麼是無量綱量 無量綱量的意思

1、無量綱量:將一個物理導出量用若干個基本量的乘方之積表示出來的表達式,稱為該物理量的量綱式,簡稱量綱。

2、它是在選定了單位制之後,由基本物理量單位表達的式子。有量綱的物理量都可以進行無量綱化處理。無因次量(dimensionless)是指沒有單位的物理量,這種物理量與單位制度(公制或英制)無關。

4. 無量綱化是什麼意思如何進行無量綱化

將一個物理導出量用若干個基本量的乘方之積表示出來的表達式,稱為該物理量的量綱式,簡稱量綱。 它是在選定了單位制之後,由基本物理量單位表達的式子。 有量綱的物理量都可以進行無量綱化處理 無量綱化出現在流體力學發展的早期,當時的數學方法和數值計算水平都很有限,為了對一些流體現象做出理論分析(如機翼和船體附近邊界層的流動現象),需要將粘性流體控制方程加以簡化,於是對目標流體賦予一個特徵長度和特徵速度。利用特徵長度和特徵速度(通常相對於邊界層是一個較大的數)使得某些變數(如X,Y,V變成X/L《1或Y/L《1或V/U《1)這樣就可以減少控制方程的變數數目。 對於邊界層外的流動則採用不考慮粘性勢流模型求解,無須簡化。 所以說無量綱化在整個流體力學,尤其是空氣動力學的發展歷史中佔有極為重要的地位。

5. 什麼是無量綱化

將一個物理導出量用若干個基本量的乘方之積表示出來的表達式,稱為該物理量的量綱式,簡稱量綱。 它是在選定了單位制之後,由基本物理量單位表達的式子。

有量綱的物理量都可以進行無量綱化處理

6. 無量綱化的介紹

無量綱化(nondimensionalize 或者dimensionless)將一個物理導出量用若干個基本量的乘方之積表示出來的表達式,稱為該物理量的量綱式,簡稱量綱。 它是在選定了單位制之後,由基本物理量單位表達的式子。

7. 無量綱是什麼意思 無量綱的含義

1、首先是將一個物理導出量用若干個基本量的乘方之積表示出來的表達式,稱為該物理量的量綱式,簡稱量綱。

2、它是在選定了單位制之後,由基本物理量單位表達的式子。有量綱的物理量都可以進行無量綱化處理的了。

8. 怎樣將一個等式兩邊的無量綱化呢

無量綱化是什麼意思?

將一個物理導出量用若干個基本量的乘方之積表示出來的表達式,稱為該物理量的量綱式,簡稱量綱。 它是在選定了單位制之後,由基本物理量單位表達的式子。

有量綱的物理量都可以進行無量綱化處理

在模型編制中,用無量綱化是為了什麼?怎麼進行無量綱化啊?

無量綱化出現在流體力學發展的早期,當時的數學方法和數值計算水平都很有限,為了對一些流體現象做出理論分析(如機翼和船體附近邊界層的流動現象),需要將粘性流體控制方程加以簡化,於是對目標流體賦予一個特徵長度和特徵速度。利用特徵長度和特徵速度(通常相對於邊界層是一個較大的數)使得某些變數(如X,Y,V變成X/L《1或Y/L《1或V/U《1)這樣就可以減少控制方程的變數數目。
對於邊界層外的流動則採用不考慮粘性勢流模型求解,無須簡化。
所以說無量綱化在整個流體力學,尤其是空氣動力學的發展歷史中佔有極為重要的地位。

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