20.3
Um Pi-Terme mit dem Buckingham-Pi-Theorem zu bestimmen, betrachten Sie das Beispiel der Analyse der Auftriebskraft auf einem Flugzeugflügel.
Relevante Variablen sind hier die vom Flügel erzeugte Auftriebskraft, die Luftdichte, die Flügelfläche, die Geschwindigkeit des Flugzeugs und die Luftviskosität.
Jede Variable wird in grundlegenden Dimensionen wie Masse, Länge und Zeit ausgedrückt, um eine konsistente Grundlage für die Konstruktion dimensionsloser Terme zu schaffen.
Die Anzahl der Pi-Terme wird bestimmt, indem die fundamentalen Dimensionen von den Gesamtvariablen subtrahiert werden.
In diesem Fall ergeben fünf Variablen und drei Dimensionen zwei Pi-Terme. Drei Variablen, Luftdichte, Geschwindigkeit und Flügelfläche, werden dann als sich wiederholende Variablen ausgewählt, um alle Dimensionen abzudecken und sicherzustellen, dass sie unabhängig sind.
Die verbleibenden Variablen – Auftriebskraft und Viskosität – werden mit den sich wiederholenden Variablen kombiniert, um dimensionslose Pi-Terme zu bilden.
Jeder Pi-Term wird überprüft, um sicherzustellen, dass er dimensionslos ist, indem bestätigt wird, dass sich alle Einheiten aufheben. Die abschließenden Pi-Terme vereinfachen die ursprünglichen Variablen zu Ausdrücken, die die wesentlichen Eigenschaften des Aufzugssystems erfassen.
Der Buckingham Pi-Satz ist eine wertvolle Methode in der Dimensionsanalyse, da er komplexe Beziehungen zwischen Variablen in dimensionslose Terme redu…
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