管式離心機(jī)關(guān)于離心試驗(yàn)中流體運(yùn)動(dòng)時(shí)間比尺的探討

    管式離心機(jī)傳統(tǒng)離心試驗(yàn)在模擬流體與顆粒體作用時(shí)的時(shí)間比尺不恰當(dāng)，使得模型與原型流體運(yùn)動(dòng)不相似，因此本文從流體運(yùn)動(dòng)相似率的角度出發(fā)，通過(guò)調(diào)整流體材料參數(shù)，在保證慣性時(shí)間比尺和流體時(shí)間比尺一致的基礎(chǔ)上，同時(shí)保證了流體運(yùn)動(dòng)相似，使得離心試驗(yàn)結(jié)果和實(shí)際工程具有很好的相似性，并通過(guò)數(shù)值模擬試驗(yàn)驗(yàn)證了文中提出的結(jié)論。在許多工程科學(xué)中，常常需要用小比尺的物理模型去揭示和分析現(xiàn)象的本質(zhì)和機(jī)理以驗(yàn)證和解決工程實(shí)際問(wèn)題。小比尺離心試驗(yàn)?zāi)Ｐ筒捎门c原型相同的材料，在離心機(jī)形成的高加速度場(chǎng)中達(dá)到與原型相同的應(yīng)力水平，從而使得模型與原型的應(yīng)力應(yīng)變相等，變形相似，破壞機(jī)理相同，能夠最大程度地再現(xiàn)原型特性，為理論研究和工程實(shí)踐提供可靠的參數(shù)依據(jù)。從相似理論的分析得知, 當(dāng)原型結(jié)構(gòu)的自重應(yīng)力與室內(nèi)模型相同時(shí), 模型才可能呈現(xiàn)與原型相似或相同的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系, 從而獲得與原型一致的試驗(yàn)結(jié)果。土工離心模型試驗(yàn)是將1/N比例尺的模型置于特制的離心機(jī)中, 在Ng離心加速度的空間進(jìn)行試驗(yàn)。由于離心加速度所產(chǎn)生的離心力場(chǎng)與重力場(chǎng)在一定條件下基本等效, 且通常情況下加速度對(duì)工程材料性質(zhì)的影響很小, 從而使模型和原型的應(yīng)力、應(yīng)變相等,變形相似, 破壞機(jī)理相同, 能再現(xiàn)原型特征。在目前的離心模型試驗(yàn)中，涉及到流體作用時(shí)，一般都基于下面的闡述：若模型置于Ng之離心力場(chǎng)中,則模型中孔隙水壓的消散時(shí)間為原型的1/N2倍,模型與原型一般遵循的相似比尺。