高填土涵洞设计方法研究
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2.3.2 量纲分析法(Buckinghamπ定理,量纲齐次法则)

量纲分析法(Buckinghamπ定理)是由1914年英国学者白金汉提出的,其又称第二相似定理[118],内容如下。

如果一个物理方程式含有n个参数x1x2,…,xnr个基本量纲,则此物理方程式可以写成有(n-r)个独立的π数方程式,即:fx1x2,…,xn)=0,或等效为φ(π1,π2,…,πn-r)=0,这些π项是物理量x1x2,…,xn的无量纲积。

量纲分析步骤如下:

(1)写出包括全部变量的一个物理过程的函数fx1x2,…,xn)=0;

(2)确定其中独立量纲的个数r

(3)将函数fx1x2,…,xn)=0写成连积的形式;

(4)用r个基本量纲代替上式,得出n个未知量的r的方程纲D

(5)用该方程组D的任意一个解代入fx1x2,…,xn)=0中,整理后得到具有(n-k)个无量纲群的π数。