人们根据部分观测，设想研究对象的大体轮廓。从而提出一个模型，它在某方因反应了对象的特征，然而这个模型是否真的近乎实际，还有待于更多实验来检验。这类实验就是模型实验。1910年，卢瑟福等人以a粒子束注射金属时发现，有些粒子轨道发生大角度散射，因而悟出了可能有原核的存在，于是提出了原核的行星系模型，然后用数学方法散射所应遵循定律，并发现沿一定角度散射的粒子数目应同散射箔的厚度、同原子核电荷平方成正比，同速度的四次方成反比。

模型实验就是依据相似原理，制成与原型相似但缩小了尺度的模型进行实验研究，并根据实验结果换算到原型，以预测原型将会发生的流动现象，模型实验的侧重点是再现流动现象的物理本质。只有保证模型实验和原型中流动现象的物理本质相同，模型实验才是有价值的。因此，进行模型实验必须解决两方面的问题，即相似准则的选择和模型设计。

用铁粉、磁铁矿或直流载流线圈等，依据磁性体的形状、磁性大小和方向等参数，做成磁性体的模型，用小型磁力仪测量模型的磁场的实验方法。任意不规则形体的磁异常理论计算是很繁复的，在实验条件具备的情况下，用模型实验代替理论计算是简便有效的。

一般步骤

（1）先根据实验场地、模型制作和测量条件定出长度比尺；

（2）以选定的比尺缩小或放大原型的几何尺寸，得出模型的几何边界；

（3）根据对流动受力情况的分析，满足对流动起主要作用的力相似，选择模型律；

（4）按选用的模型律，确定流速比尺及模型的流量。

模型实验数据

模型实验数据可以分为两大类：一类是无量纲的量，由于模型与原型流动相似，模型值与原型值对应相等，不必进行换算；一类是有量纲的量，如流动阻力、压强、流速分布等，则需要按照所选择的相似准则得出的比尺关系进行换算。素进行独立控制。与现场实测相比，可进行方案的前期优化，具有省时、省力的优点。

各种研究方法的比较

（1）理论分析法——有时不同的理论方法得到的解析解不同，有时又难以求解。

（2）数值计算一仿真分析——由于很多工程中的一些不确定因素，输入参数难以精确，还有模型简化等问题，存在一定局限性。

（3）现场实测——只有在工程施工过程中进行，投入较大，周期长。

（4）模型实验——可使工程中发生的现象在实验室中再现出来，而且还可以对实验中主要原因。

集中力加荷

通常采用挂重法、杠杆加载、千斤顶加载等。

（1）挂重法的优点是数值稳定、载荷值不自动下降，其缺点是能产生的载荷值较小，一般不大于200kg，加、卸载不方便。

（2）千斤顶的优点是方便、数值大小可调，缺点是设备较贵。

面力加载

面力加载方法有重堆堆载、挂载、液压加载、千斤顶加载等。液压多用水和水银，用液压加载可利用液压作用力沿高度呈三角形分布的特点来模拟水压力。

体力加载

在结构模型实验中，体力是一项重要的荷载，它是指结构、基础结构及其地基岩石的自重。通常施加体力的方法有以下几种：

（1）用分散集中载荷代替自重；

（2）用面力代替体力的方法；

（3）选高密度、低强度模型材料。

预应力加载

对于预应力结构，预应力产生的载荷在模型施加的方法一般有两种：

（1）采用锚头和张拉设备；

（2）施加外载，但应在弹性范围内。

动力加载

（1）激振法：尺寸模型的激振可采用声波（扬声器）或压电晶体激振模型，强迫模型振动的激振，；大尺寸模型可以采用冲撞形式施加；

（2）电磁振动法：电磁振动台是结构模型实验中常用的加载方法；

（3）电液伺服法：这时比较先进的动力加载方法，优点是精度高。

模型实验的意义，可从五个方面加以说明：

（1）模型实验作为一种研究手段，可以严格控制实验对象的主要参数而不受外界条件和自然条件的限制，做到结果准确。

（2）模型实验有利于在复杂的实验过程中突出主要矛盾，便于把握、发现现象的内在联系，有时还可用来对原型所得结论进行校验。

（3）由于模型与原型相比，尺寸一般都是按比例缩小的，故制造加工方便，节省资金、人力和时间。

（4）模型实验能预测尚未建造出来的实物对象或根本不能直接研究的实物对象的性能。

（5）当其他各种分析方法不可能采用时，模型实验就成了现象相似性问题单一的和更为重要的研究手段。