管式離心機關于離心試驗中流體運動時間比尺的探討

    管式離心機傳統離心試驗在模擬流體與顆粒體作用時的時間比尺不恰當，使得模型與原型流體運動不相似，因此本文從流體運動相似率的角度出發，通過調整流體材料參數，在保證慣性時間比尺和流體時間比尺一致的基礎上，同時保證了流體運動相似，使得離心試驗結果和實際工程具有很好的相似性，并通過數值模擬試驗驗證了文中提出的結論。在許多工程科學中，常常需要用小比尺的物理模型去揭示和分析現象的本質和機理以驗證和解決工程實際問題。小比尺離心試驗模型采用與原型相同的材料，在離心機形成的高加速度場中達到與原型相同的應力水平，從而使得模型與原型的應力應變相等，變形相似，破壞機理相同，能夠Z大程度地再現原型特性，為理論研究和工程實踐提供可靠的參數依據。從相似理論的分析得知, 當原型結構的自重應力與室內模型相同時, 模型才可能呈現與原型相似或相同的應力應變關系, 從而獲得與原型一致的試驗結果。土工離心模型試驗是將1/N比例尺的模型置于特制的離心機中, 在Ng離心加速度的空間進行試驗。由于離心加速度所產生的離心力場與重力場在一定條件下基本等效, 且通常情況下加速度對工程材料性質的影響很小, 從而使模型和原型的應力、應變相等,變形相似, 破壞機理相同, 能再現原型特征。在目前的離心模型試驗中，涉及到流體作用時，一般都基于下面的闡述：若模型置于Ng之離心力場中,則模型中孔隙水壓的消散時間為原型的1/N2倍,模型與原型一般遵循的相似比尺。