ФГБОУ ВПО «Саратовський державний аграрний університет»
імені М. І. Вавилова
Агорінженерний факультет
Кафедра «Теплотехніка ТГП і В»
РЕФЕРАТ
«Наукові основи фізичного моделювання»
Виконала: студентка I курсу
група М-СТ-ТГС I
Синякіна К.И
Перевірив: завідувач кафедри
д.т.н., професор
Стрельников Володимир Олександрович
Саратов 2014р.
Введення
Моделювання фізичне - вид моделювання, який полягає в заміні вивчення деякого об'єкта чи явища експериментальним дослідженням його моделі, що має ту ж фізичну природу.
У науці будь-який експеримент, вироблений для виявлення тих чи інших закономірностей досліджуваного явища або для перевірки правильності і меж застосовності, знайдених теоретичним шляхом результатів, по суті являє собою моделювання, так як об'єктом експерименту є конкретна модель, що володіє необхідними фізичними властивостями, а в ході експерименту повинні виконуватися основні вимоги, пропоновані до моделювання. У техніці фізичне моделювання використовується при проектуванні та спорудженні різних об'єктів для визначення на відповідних моделях тих або інших властивостей (характеристик) як об'єкта в цілому, так і окремих його частин. До фізичного моделювання вдаються не тільки з економічних міркувань, але й тому, що натурні випробування дуже важко або взагалі неможливо здійснити, коли занадто великі (малі) розміри натурного об'єкта або значення інших його характеристик (тиску, температури, швидкості протікання процесу і т. П.).
В основі фізичного моделювання лежать теорія подібності lt; # justify gt; 1. Подоба фізичних явищ і систем
Фізичне моделювання - метод експериментального вивчення різних фізичних явищ, заснований на їх фізичному подобі, тобто вивчення об'єктів однієї фізичної природи за допомогою об'єктів, що мають іншу фізичну природу, але з однаковим математичним описом.
Науковою основою моделювання фізичних процесів та узагальнення отриманих експериментальних даних є теорія подібності, яку можна застосує при наступних умовах:
· відсутність вичерпно точного математичного опису явища на даному рівні розвитку науки або опис занадто громіздко і вимагає для розрахунків великого обсягу вихідних даних, отримання яких важко;
· відтворення досліджуваного фізичного явища з метою експерименту в реальних масштабах неможливо, небажано або занадто дорогостояще.
Суть теорії подібності полягає у створенні лабораторної фізичної моделі явища в зменшених масштабах, і проведенні експериментів на цій моделі. Висновки і дані, отримані в цих експериментах, поширюються потім на явище в реальних масштабах. Надійні результати можна отримати лише у разі дотримання фізичної подібності реального явища і моделі. Експериментальні дані, отримані методом фізичного моделювання поширюються на реальне явище з урахуванням критеріїв подібності.
Подоба досягається за рахунок рівності для моделі і реального явища значень критеріїв подібності - безрозмірних чисел, що залежать від фізичних (у тому числі геометричних) параметрів, що характеризують явище. Використовуючи методи теорії подібності, розмірні фізичні величини, що є факторами, в якому або досліджуваному процесі, можна певним чином об'єднати в безрозмірні комплекси.
Згідно?-теореме Бакингема, число отриманих безрозмірних критеріїв завжди буде менше числа входять до них розмірних фізичних величин. Вибравши безрозмірні критерії в якості нових визначальних чинників, можна значно полегшити експериментальні дослідження за рахунок формального скорочення числа змінних під знаком функції відгуку. Це сприяє розумінню складних фізичних процесів і допомагає інтерпретувати результати, як експериментальних досліджень, так і численних розрахунків, обсяг яких прогресивно зростає в міру розвитку чисельних методів і вдосконалення ЕОМ.
1.1 Метод масштабних перетворень
Метод масштабних перетворень використовується в тому випадку, коли відомі всі диференціальні рівняння та умови однозначності досліджуваного процесу. Диференціальні рівняння відображають найбільш загальні риси явищ і не враховують приватних особливостей конкретного об'єкта або процесу. Приватні особливості задаються умовами однозначності. Ними, як правило, є: геометрична форма і розміри об'єкта, в якому проходить д...
