水工模型试验和水力学专题研究试验的理论基础，也是对各种自然现象进行理论分析并探求其运动规律的重要方法。它是随着生产的发展而逐步完善的。最早进行船舶试验的是意大利的达·芬奇（L.da Vinci，1452～1519年），最先提出相似原理的是牛顿（I.Newton，1642—1727年）。

流动相似 两个流动系统的相应点上所有表征流动状况的相应物理量都维持各自的固定比例关系，称这两个流动系统是相似的。两个流动系统的相似特征用几何相似、运动相似和动力相似来表示。几何相似是指原型和模型两个流场的几何形状的相似，要求两个流场中所有相应几何长度都维持一定比例关系，即λ_t＝，称λ_t为几何长度比尺，脚标p和m各代表原型和模型。运动相似是指原型和模型两个流场中相应质点在相应瞬间里作相应的位移，即要求流速相似和加速度相似。则流速比尺为λ_u＝＝，λ_t为时间比尺。动力相似是指作用于原型和模型两个流场中相应点的各种物理力均维持一定的比例关系，作用力比尺为λ_F＝。由牛顿第二定律，引入质量和加速度比尺，则λ_F＝λ_Mλ_v/λ_t＝λ_ρ＝λ_ρ，这就是动力相似的标志，它包含了几何相似、运动相似和两个系统中的物性相似。因此，两个系统的流动相似包含了几何、运动和动力三方面相似的特征和属性，而这三种特征是互相联系和互为依存的。

水流相似准则 要使模型水流与原型水流保持完全的流动相似，需要确定控制该水流现象的相似准则，用以设计模型，导出各物理量的相似比尺关系式以换算原、模型之间各量的数值。相似准则一般由三种途径来确定：①由控制水流现象的主要作用力来求，这是早期进行模型试验的传统方法。将表征原型和模型水流的动力相似表示式加以变换，可得一般化的牛顿相似准则N_e＝＝恒等。由于作用于水流的物理力有重力、粘滞力、表面张力和弹性力等，不可能同时维持这些作用力的动力相似。因此，实用上多根据近似相似的要求，确定控制该水流现象的主要作用力，将其代入牛顿相似准则的分子F项，可得相应相似准则。如作用力为重力，得弗劳德相似准则F_r＝＝恒等。如作用力为粘滞阻力，得雷诺相似准则R_e＝＝恒等。如作用力为表面张力，得韦伯相似准则W_e＝＝恒等。作用力为弹性力，得柯西相似准则C_a＝＝恒等。上列各式中v为流速；g为重力加速度；l为特征几何长度；v为运动粘滞系数；ρ为密度；σ为表面张力系数；K为体积弹性系数。②由描述水流现象的基本运动（微分）方程来确定。如对不可压缩粘性流体的纳维埃·斯托克斯方程，经引入各物理量相似比尺并对方程各项无量纲化，可得到物理意义明确的相似准则数方程为φ（F_r，R_e，S_t，E_u）＝0，式中S_t＝称斯特鲁哈准则数，是表征流动非恒定性的；E_u＝称欧拉准则数，是表征压力与惯性力比值的相似准则。因此，同为纳维埃——斯托克斯方程描述的原型与模型两个水流系统要保持相似，就需使上述四个相似准则数同时相等。③利用量纲分析法求相似准则。如事先并不知道描述所研究现象的数学方程，但只要能确定影响该现象的主要物理量，就可应用量纲分析法推导出由这些物理量组成的无量纲项的完整组合，这些独立的无量纲项就是表述原型和模型相似的相似准则。量纲分析法。是一种数学方法，其理论可由1915年白金汉（E.Buckingham，1867～1940）提出的π定理来概括。认为任一物理过程，如包含有n个有影响的物理量，则可得出（n-3）个无量纲项的表达式，然后再通过试验和理论分析来确定该函数式的形式。而且这些独立的无量纲项等于常数，就是模型试验的相似准则数（或相似判据）。量纲分析法与相似原理相结合在试验方案的提出、试验的安排和试验数据的处理等方面都是非常有用的。当然，量纲分析法也是有局限性的，仅靠它并不能确定无量纲量之间的具体函数关系。