研究如何保证模型实验的结果能应用于原型的理论。

模化理论是建立在相似准则的基础上的。相似准则是由物理量组合成的无因次量群，其具体形式可以由因次分析法或方程分析法从原型的物理方程导出。对于单相流体，由质量、动量和能量守恒方程可以导出下列常见的相似准则：几何相似准则；雷诺准则；努塞尔特准则；弗劳德准则；葛拉晓夫准则；欧拉准则 ；普朗特准则；毕渥准则；傅立叶准则。2100433B

Found 在实验中要求被试搜索一个红色的倾斜条，干扰项特征有三个维度表征：颜色、方向和大小。结果发现：在相关条件下的搜索要比不相关条件下的搜索效率高。依据相似性原理，相关条件下，以大小为基础的组群会强化颜色组群和方向组群。在不相关条件下，大小组群与颜色组群和方向组群冲突。因为干扰之间的组群越强，搜索效率越高，所以相似性理论模型认为相关条件下的搜索要比不相关条件下的搜索效率高，与实验结果吻合。2100433B

水动力学实验理论 　水动力学实验理论包括力学过程的模拟、实验方案的优化、测试系统的设计、实验数据的处理等问题。以下只论述第一个问题。力学过程的模拟理论（又称模型理论）是模型实验的理论依据。模型实验的正确提法，模型实验结果转用到原型上去，都是以量纲分析和相似律为基础的。

水动力学实验主要涉及惯性力（见达朗伯原理)、重力和粘性力。假定所考虑的问题可用特征长度L、特征速度U、流体密度ρ、重力加速度g和流体的动力粘性系数μ来表征， 则上述三种力的数量级就分别为

根据量纲分析，在具有独立量纲的物理参量的数目为5的情况下，可组成两个独立的无量纲参数。在以上所考虑的问题中，两个独立的无量纲参数是弗劳德数和雷诺数（其前者代表惯性力同重力量级之比，后者代表惯性力同粘性力量级之比。根据相似理论，若两个流动是相似的，则两者的所有无量纲参数的值对应相等。反之，若两个流动中的所有无量纲参数值，包括边界几何参数的比值，都对应相等，则此两个流动是相似的。在只考虑惯性力、重力和粘性力的具有几何相似边界的两个流动中，若一个流动的弗劳德数和雷诺数分别等于另一个流动的弗劳德数和雷诺数，且两个流动都是定常的（对于非定常流动，则要考虑另一个代表非定常特性的无量纲参数，如斯特劳哈尔数，它在流动中的值也应相等)，则其他各无量纲参数，如压力系

在水动力学实验中，除了考虑上述三个主要力以外，有时还要考虑其他参量，例如表面张力和声速。在液体和气体（或固体）的交界面上有表面张力作用在液体上。表面张力作用在液面上的压力为：

式中γ为表面张力（0～30℃范围内水和空气交界的自由面上的γ值从0.076牛顿/米到0.071牛顿/米）；

为了减小表面张力不相似的影响，水动力学实验中实验模型缩比不能过小。

水动力学实验中另一个相似数马赫数是反映流体的弹性或可压缩性的无量纲参数，定义为：Ma=v/c，式中v为流动速度；c为流体中的声速。水中声速约为1500米/秒，水动力学中经常遇到的流速比此值小很多，因此，水动力学实验大多是不考虑马赫数的。

当流速比较高或压力比较低以致流场中有气泡存在时（如入水、出水时），水动力学实验中还要引进代表空泡内外压力差（p-pc)的无量纲数，即空化数：

式中p为流场内的特征压强；

模型实验一般步骤

（1）先根据实验场地、模型制作和测量条件定出长度比尺；

（2）以选定的比尺缩小或放大原型的几何尺寸，得出模型的几何边界；

（3）根据对流动受力情况的分析，满足对流动起主要作用的力相似，选择模型律；

（4）按选用的模型律，确定流速比尺及模型的流量。

模型实验模型实验数据

模型实验数据可以分为两大类：一类是无量纲的量，由于模型与原型流动相似，模型值与原型值对应相等，不必进行换算；一类是有量纲的量，如流动阻力、压强、流速分布等，则需要按照所选择的相似准则得出的比尺关系进行换算。素进行独立控制。与现场实测相比，可进行方案的前期优化，具有省时、省力的优点。

模型实验各种研究方法的比较

（1）理论分析法——有时不同的理论方法得到的解析解不同，有时又难以求解。

（2）数值计算一仿真分析——由于很多工程中的一些不确定因素，输入参数难以精确，还有模型简化等问题，存在一定局限性。

（3）现场实测——只有在工程施工过程中进行，投入较大，周期长。

（4）模型实验——可使工程中发生的现象在实验室中再现出来，而且还可以对实验中主要原因。