许多涉及液流的工程问题，需要进行模型试验。某些大型水工构筑物必须经过模型试验。在实验室内，按所规划的实物根据相应的模型律，以缩小的比例制成模型进行模拟实验，就实物在运转中可能遇到的各种因素，对不同设计方案的模型所产生的影响加以观测，从而了解各种影响因素在定性上或定量上的作用，以供方案选择、工程决策或问题判明作参考。
模型液流和原型水流（即实物水流）之间应当满足力学相似。力学相似包括几何相似、运动相似和动力相似。
①几何相似是原型水流和模型液流相应长度成比例，相应角度相等。
②运动相似是在几何相似的基础上，原型和模型的相应点上(如果为非恒流需加上相应时间上)的流速方向相同，大小成同一比例。
③动力相似要求作用在原型和模型上相应力成比例。作用在液体上的力有重力、压力、粘性力、表面张力等，使这些外力的合力和水流惯性力处于平衡状态。
设计一个模型由于技术上的限制，不可能同时把所有的外力都考虑，因而只能考虑主要的作用力。①当决定液体流动状态的主要作用力为重力时，要求原型和模型的惯性力和重力之比相等，即原型和模型的弗劳德数相等。明渠流和波浪运动的主要作用力是重力，模型设计遵循弗劳德模型律。②当决定液流运动状态的主要作用力为粘性力时，要求原型和模型的惯性力和粘性力之比相等，即原型和模型的雷诺数相等。管流和潜体绕流，主要作用力是粘性阻力，模型设计遵循雷诺模型律。但是当雷诺数相当大时，惯性阻力占绝对优势，水流进入自动模型区，则只要达到几何相似，不必遵循雷诺模型律，即能实现力学相似。
有了速度比例，结合长度比例和密度比例，即可求出任意参变量（例如力、压强、流量等）的比例，将实验结果换算为原型参变量。
进行水力模型实验，要实现有压管流的动力相似，应...
相似准则的推导是基于模型和原型之间的动力相似原理得出来的，而表达动力相似的基本参数为表征流体动力特性的惯性力，故在推导诸如欧拉数、弗洛德数、雷诺数、马赫数等相似准数的时候都与惯性力做参照的，所以每个相似准数都包含惯性力。
PS:有雷诺准则、佛罗德准则、斯特洛哈尔准则 等三种相似性准则。两个水力过程要相似必须满足几何相似、运动相似和动力相似，具体做模型时根据主要作用力的不同和侧重解决问题的不同，可选用某一相似准则，而忽略其他准则。所以在大多情况下，模型与原型并非完全相似的。
水力模型 水文模型 到底什么区别
水力模型是为在实验室中模拟复杂的自然环境中水的动态变化即水中物质的扩散过程而制作的小规模模型。用以预测当时环境给与某种影响时所发生的变化。其水平方向及深度方向的比例不同，按相似规律设计而成。可根据试验目的确定组合支配各种现象和变化过程的因子并观察模型中（如设计的河流、湖泊、海湾等模型）污染物扩散规律和情况。
水文模型指用模拟方法将复杂的水文现象和过程经概化所给出的近似的科学模型。按模拟方式分为水文物理模型(实体模型、比尺模型)和水文数学模型两种基本类型。水文物理模型是具有原型(即研究对象)主要物理性质的模型，如在实验室中将一个流域按相似原理缩小，或将原土样搬到实验室所做的实验等;水文数学模型则是遵循数学表达式相似的原理来描述水文现象物理过程的模型，却不考虑原型的物理本质，如汇流，既不把河段搬到实验室，也不仿造一个人工河段进行实验，而是用一个物理本质与其不同却具有相同数学表达式的方程式表示汇流，从而描述出实际汇流的物理过程。这两种模型之间存在着密切的联系，因为物理模型的研究是数学模型的基础，而数学模型则是物理模型的有力表达方式。水文模型在水文理论研究和实践中具有重要意义。
全部评论