什么是缩放法？(scaling laws?)

比例法则是科学和工程中的一个概念。它指的是根据所考虑的规模（大小）而发生剧烈变化的变量。例如，如果你试图用2吨的汽车的工程假设来建造50吨的矿车，你最终可能会得到一辆甚至不能运行的汽车。当考虑设计一个异常大或异常小的构件时，"比例法则 "这个术语经常出现，因此有必要仔细思考，将典型尺寸构件的原则扩展到异常大小的构件。...

有些比例法则很简单，例如，"对于三维结构，体积随线性尺寸的立方而增加"，这意味着线性尺寸每增加10倍，结构的体积就会增加1000倍。这对设计机器或结构很重要：如果你想把水塔的容量增加一倍，你只会把它的线性尺寸增加几十个百分点，而不是增加一倍。简单但真实。

还有更复杂的缩放定律的变化。在微技术和纳米技术领域发现了一些最有趣的缩放定律的表现形式，在这些领域中，工程师必须应对和利用小尺度产生的不寻常的特性。在微流体中，这些不寻常的特性包括层流、表面张力、电泳、快速热松弛、电表面电荷和扩散。例如，在尺寸小于半毫米的流体室中，流动是层流，意味着两个汇聚的通道不能像宏观尺度上那样通过湍流混合，而必须通过扩散混合。这里还有许多其他缩放定律的例子。

当某些属性无论在什么尺度上都被保留时，它就被称为尺度不变量。例子包括在所有尺寸尺度上发生的任何事情，包括雪崩现象、电绝缘体的磨损、流体在无序介质中的渗流以及分子在溶液中的扩散。随着我们对物理学和力学的进一步了解，我们发现了有趣的新的尺度不变量现象。一般来说，大多数物理属性都会随尺度变化。

发表于 2022-02-09 12:20
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分类：科学

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