管式离心机关于离心试验中流体运动时间比尺的探讨

    管式离心机传统离心试验在模拟流体与颗粒体作用时的时间比尺不恰当，使得模型与原型流体运动不相似，因此本文从流体运动相似率的角度出发，通过调整流体材料参数，在保证惯性时间比尺和流体时间比尺一致的基础上，同时保证了流体运动相似，使得离心试验结果和实际工程具有很好的相似性，并通过数值模拟试验验证了文中提出的结论。在许多工程科学中，常常需要用小比尺的物理模型去揭示和分析现象的本质和机理以验证和解决工程实际问题。小比尺离心试验模型采用与原型相同的材料，在离心机形成的高加速度场中达到与原型相同的应力水平，从而使得模型与原型的应力应变相等，变形相似，破坏机理相同，能够最大程度地再现原型特性，为理论研究和工程实践提供可靠的参数依据。从相似理论的分析得知, 当原型结构的自重应力与室内模型相同时, 模型才可能呈现与原型相似或相同的应力应变关系, 从而获得与原型一致的试验结果。土工离心模型试验是将1/N比例尺的模型置于特制的离心机中, 在Ng离心加速度的空间进行试验。由于离心加速度所产生的离心力场与重力场在一定条件下基本等效, 且通常情况下加速度对工程材料性质的影响很小, 从而使模型和原型的应力、应变相等,变形相似, 破坏机理相同, 能再现原型特征。在目前的离心模型试验中，涉及到流体作用时，一般都基于下面的阐述：若模型置于Ng之离心力场中,则模型中孔隙水压的消散时间为原型的1/N2倍,模型与原型一般遵循的相似比尺。