Большая энциклопедия онлайн
Моделирование физическое, вид моделирования, который

Моделирование физическое

Модели'рование физи'ческое, вид моделирования, который состоит в замене изучения некоторого объекта или явления экспериментальным исследованием его модели , имеющей ту же физическую природу.

  В науке любой эксперимент, производимый для выявления тех или иных закономерностей изучаемого явления или для проверки правильности и границ применимости найденных теоретическим путём результатов, по существу представляет собою моделирование, т. к. объектом эксперимента является конкретная модель, обладающая необходимыми физическими свойствами, а в ходе эксперимента должны выполняться основные требования, предъявляемые к М. ф. В технике М. ф. используется при проектировании и сооружении различных объектов для определения на соответствующих моделях тех или иных свойств (характеристик) как объекта в целом, так и отдельных его частей. К М. ф. прибегают не только по экономическим соображениям, но и потому, что натурные испытания очень трудно или вообще невозможно осуществить, когда слишком велики (малы) размеры натурного объекта или значения других его характеристик (давления, температуры, скорости протекания процесса и т. п.).

  В основе М. ф. лежат подобия теория и размерностей анализ . Необходимыми условиями М. ф. являются геометрическое подобие (подобие формы) и физическое подобие модели и натуры: в сходственные моменты времени и в сходственных точках пространства значения переменных величин, характеризующих явления для натуры, должны быть пропорциональны значениям тех же величин для модели. Наличие такой пропорциональности позволяет производить пересчёт экспериментальных результатов, получаемых для модели, на натуру путём умножения каждой из определяемых величин на постоянный для всех величин данной размерности множитель — коэффициент подобия.

  Поскольку физические величины связаны определёнными соотношениями, вытекающими из законов и уравнений физики, то, выбрав некоторые из них за основные, можно коэффициенты подобия для всех других производных величин выразить через коэффициенты подобия величин, принятых за основные. Например, в механике основными величинами считают обычно длину l , время t и массу m . Тогда, поскольку скорость v = l/t , коэффициент подобия скоростей k v = v н /v м (индекс «н» у величин для натуры, «м» — для модели), можно выразить через коэффициенты подобия длин k l = l н /l м и времён k t = t н /t м в виде k v = k l /k t . Аналогично, т. к. на основании второго закона Ньютона сила F связана с ускорением w соотношением F = mw , то k F = k m ?k w (где, в свою очередь, k w = k v /k t ) и т. д. Из наличия таких связей вытекает, что для данного физического явления некоторые безразмерные комбинации величин, характеризующих это явление, должны иметь для модели и натуры одно и то же значение. Эти безразмерные комбинации физических величин называются критериями подобия. Равенство всех критериев подобия для модели и натуры является необходимым условием М. ф. Однако добиться этого равенства можно не всегда, т. к. не всегда удаётся одновременно удовлетворить всем критериям подобия.

  Чаще всего к М. ф. прибегают при исследовании различных механических (включая гидроаэромеханику и механику деформируемого твёрдого тела), тепловых и электродинамических явлений. При этом число и вид критериев подобия для каждого моделируемого явления зависит от его природы и особенностей. Так, например, для задач динамики точки (или системы материальных точек), где все уравнения вытекают из второго закона Ньютона, критерием подобия является число Ньютона Ne = Ft 2 /ml и условие М. состоит в том, что

Большая Советская 
Энциклопедия (МО)

  Для колебаний груза под действием силы упругости F = cl равенство (1) приводит к условию t 2 н с н /m н = t 2 м с м /m м , что, например, позволяет по периоду колебаний модели определить период колебаний натуры; при этом явление не зависит от линейного масштаба (от амплитуды колебаний). Для движения в поле тяготения, где F = km/l 2 , условием подобия является k н t 2 н /l 3 н = k м t 2 м /l 3 м (явление не зависит от масс). При движении в одном и том же поле тяготения, например Солнца, k м = k н , и полученное соотношение даёт третий закон Кеплера для периода обращения. Отсюда, считая одну из планет «моделью», можно, например, найти период обращения, любой другой планеты, зная её расстояние от Солнца.

  Для непрерывной среды при изучении её движения число критериев подобия возрастает, что часто значительно усложняет проблему М. ф. В гидроаэромеханике основными критериями подобия являются Рейнольдса число Re , Маха число М , Фруда число Fr , Эйлера число Еu , а для нестационарных (зависящих от времени) течений ещё и Струхаля число St . При М. ф. явлений, связанных с переносом тепла в движущихся жидкостях и газах или с физико-химическими превращениями компонентов газовых потоков и др., необходимо учитывать ещё ряд дополнительных критериев подобия.

  Создаваемые для гидроаэродинамического моделирования экспериментальные установки и сами модели должны обеспечивать равенство соответствующих критериев подобия у модели и натуры. Обычно это удаётся сделать в случаях, когда для течения в силу его особенностей сохраняется лишь один критерий подобия. Так, при М. ф. стационарного течения несжимаемой вязкой жидкости (газа) определяющим будет параметр Re и необходимо выполнить одно условие

Большая Советская 
Энциклопедия (МО)

где r — плотность, m — динамический коэффициент вязкости среды. При уменьшенной модели (l м < l н ) это можно сделать, или увеличивая скорость (v м > v н ), или используя для моделирования другую жидкость, у которой, например, rм > rн , а mм ? mн . При аэродинамических исследованиях увеличивать vм в этом случае нельзя (нарушится условие несжимаемости), но можно увеличить rм , используя аэродинамические трубы закрытого типа, в которых циркулирует сжатый воздух.

  Когда при М. ф. необходимо обеспечить равенство нескольких критериев, возникают значительные трудности, часто непреодолимые, если только не делать модель тождественной натуре, что фактически означает переход от М. ф. к натурным испытаниям. Поэтому на практике нередко прибегают к приближённому моделированию, при котором часть процессов, играющих второстепенную роль, или совсем не моделируется, или моделируется приближённо. Такое М. ф. не позволяет найти прямым пересчётом значения тех характеристик, которые не отвечают условиям подобия, и их определение требует соответствующих дополнительных исследований. Например, при М. ф. установившихся течений вязких сжимаемых газов необходимо обеспечить равенство критериев Re и М и безразмерного числа c = cp /cv (cp и cv — удельные теплоёмкости газа при постоянном давлении и постоянном объёме соответственно), что в общем случае сделать невозможно. Поэтому, как правило, обеспечивают для модели и натуры лишь равенство числа М , а влияние на определяемые параметры различий в числах Re и c исследуют отдельно или теоретически, или с помощью других экспериментов, меняя в них в достаточно широких пределах значения Re и c.

  Для твёрдых деформируемых тел особенности М. ф. тоже зависят от свойств этих тел и характера рассматриваемых задач. Так, при моделировании равновесия однородных упругих систем (конструкций), механические свойства которых определяются модулем упругости (модулем Юнга) Е и безразмерным Пуассона коэффициентом n, должны выполняться 3 условия подобия:

Большая Советская 
Энциклопедия (МО)

где g — ускорение силы тяжести (g = rg — удельный вес материала). В естественных условиях g м = g н = g , и получить полное подобие при l м &sup1; lн можно, лишь подобрав для модели специальный материал, у которого rм , Е м и n м будут удовлетворять первым двум из условий (3), что практически обычно неосуществимо.

  В большинстве случаев модель изготовляется из того же материала, что и натура. Тогда rм = rн , Е м = Е н и второе условие даёт g м l м = g н l н . Когда весовые нагрузки существенны, для выполнения этого условия прибегают к т. н. центробежному моделированию, т. е. помещают модель в центробежную машину, где искусственно создаётся приближённо однородное силовое поле, позволяющее получить g м > g н и сделать l м < l н . Если же основными являются другие нагрузки, а весом конструкции и, следовательно, учётом её удельного веса g = rg можно пренебречь, то приближённое М. ф. осуществляют при g м = g н = g , удовлетворяя лишь последнему из соотношений (3), которое даёт F м /l 2 м = F н /l 2 н , следовательно, нагрузки на модель должны быть пропорциональны квадрату её линейных размеров. Тогда модель будет подобна натуре и если, например, модель разрушается при нагрузке F кр , то натура разрушается при нагрузке F кр l н /l м . Неучёт в этом случае весовых нагрузок даёт следующее. Поскольку эти нагрузки имеют значения gl 3 , а последнее из условий (3) требует пропорциональности нагрузок Р , то при l м < l н весовая нагрузка на модель будет меньше требуемой этим условием, т. е. М. ф. не будет полным и модель, как недогруженная, будет прочнее натуры. Это обстоятельство тоже можно учесть или теоретическим расчётом или дополнительными экспериментами.

  Одним из видов М. ф., применяемым к твёрдым деформируемым телам, является поляризационно-оптический метод исследования напряжений, основанный на свойстве ряда изотропных прозрачных материалов становиться под действием нагрузок (т. е. при деформации) анизотропными, что позволяет исследовать распределение напряжений в различных деталях с помощью их моделей из прозрачных материалов.

  При М. ф. явлений в других непрерывных средах соответственно изменяются вид и число критериев подобия. Так, для пластичных и вязкопластичных сред в число этих критериев наряду с параметрами Фруда, Струхаля и модифицированным параметром Рейнольдса входят параметры Лагранжа, Стокса, Сен-Венана и т. д.

  При изучении процессов теплообмена тоже широко используют М. ф. Для случая переноса тепла конвекцией определяющими критериями подобия являются Нуссельта число Nu = al / l,Прандтля число Pr = n /a , Грасхофа число Gr = bgl 3 DT /n 2 , а также число Рейнольдса Re , где a — коэффициент теплоотдачи, а коэффициент температуропроводности, # — коэффициент теплопроводности среды (жидкости, газа), n — кинематический коэффициент вязкости, b — коэффициент объёмного расширения, DТ — разность температур поверхности тела и среды. Обычно целью М. ф. является определение коэффициента теплоотдачи, входящего в критерий Nu , для чего опытами на моделях устанавливают зависимость Nu от других критериев. При этом в случае вынужденной конвекции (например, теплообмен при движении жидкости в трубе) становится несущественным критерий Gr , а в случае свободной конвекции (теплообмен между телом и покоящейся средой) — критерий Re . Однако к значительным упрощениям процесса М. ф. это не приводит, особенно из-за критерия Pr , являющегося физической константой среды, что при выполнении условия Pr м = Pr н практически исключает возможность использовать на модели среду, отличную от натурной. Дополнительные трудности вносит и то, что физические характеристики среды зависят от её температуры. Поэтому в большинстве практически важных случаев выполнить все условия подобия не удаётся; приходится прибегать к приближённому моделированию. При этом отказываются от условия равенства критериев, мало влияющих на процесс, а др. условиям (например, подобие физических свойств сред, участвующих в теплообмене) удовлетворяют лишь в среднем. На практике часто используют также т. н. метод локального теплового моделирования, идея которого заключается в том, что условия подобия процессов для модели и натуры выполняются только в той области модели, где исследуется процесс теплообмена. Например, при исследовании теплоотдачи в системе однотипных тел (шаров, труб) в теплообмене на модели может участвовать лишь одно тело, на котором выполняют измерения, а остальные служат для обеспечения геометрического подобия модели и натуры.

  В случаях переноса тепла теплопроводностью (кондукцией) критериями подобия являются Фурье число Fo = at 0 /l 2 и число Био Bi = al /l, где t 0 — характерный промежуток времени (например, период). Для апериодических процессов (нагревание, охлаждение) t 0 обычно отсутствует и параметр Fo выпадает, а отношение at/l 2 определяет безразмерное время. При М. ф. таких процессов теплообмена удаётся в широких пределах изменять не только размеры модели, но и темп протекания процесса.

  Однако чаще для исследования процессов переноса тепла теплопроводностью применяют моделирование аналоговое .

  Электродинамическое моделирование применяется для исследования электромагнитных и электромеханических процессов в электрических системах. Электродинамическая модель представляет собой копию (в определённом масштабе) натурной электрической системы с сохранением физической природы основных её элементов. Такими элементами модели являются синхронные генераторы, трансформаторы, линии передач, первичные двигатели (турбины) и нагрузка (потребители электрической энергии), но число их обычно значительно меньше, чем у натурной системы. Поэтому и здесь моделирование является приближённым, причём на модели по возможности полно представляется лишь исследуемая часть системы.

  Особый вид М. ф. основан на использовании специальных устройств, сочетающих физические модели с натурными приборами. К ним относятся стенды испытательные для испытания машин, наладки приборов и т. п., тренажеры для тренировки персонала, обучаемого управлению сложными системами или объектами, имитаторы, используемые для исследования различных процессов в условиях, отличных от обычных земных, например при глубоком вакууме или очень высоких давлениях, при перегрузках и т. п. (см. Барокамера , Космического полёта имитация ).

  М. ф. находит многочисленные приложения как при научных исследованиях, так и при решении большого числа практических задач в различных областях техники. Им широко пользуются в строительном деле (определение усталостных напряжений, эксплуатационных разрушений, частот и форм свободных колебаний, виброзащита и сейсмостойкость различных конструкций и др.); в гидравлике и в гидротехнике (определение конструктивных и эксплуатационных характеристик различных гидротехнических сооружений, условий фильтрации в грунтах, моделирование течений рек, волн, приливов и отливов и др.); в авиации, ракетной и космической технике (определение характеристик летательных аппаратов и их двигателей, силового и теплового воздействия среды и др.); в судостроении (определение гидродинамических характеристик корпуса, рулей и судоходных двигателей, ходовых качеств, условий спуска и др.); в приборостроении; в различных областях машиностроения, включая энергомашиностроение и наземный транспорт; в нефте- и газодобыче, в теплотехнике при конструировании и эксплуатации различных тепловых аппаратов; в электротехнике при исследованиях всевозможных электрических систем и т. п.

  Лит.: Седов Л. И., Методы подобия и размерности в механике, М., 1972; Гухман А. А., Введение в теорию подобия, М., 1963; Эйгенсон Л. С., Моделирование, М., 1952; Кирпичев М. В., Михеев М. А., Моделирование тепловых устройств, М. — Л., 1936; Шнейдер П. Дж., Инженерные проблемы теплопроводности, пер. с англ., М., 1960; Веников В. А., Иванов-Смоленский А. В., Физическое моделирование электрических систем, М. — Л., 1956.

  С. М. Тарг, С. Л. Вишневецкий, В. А. Арутюнов.

источник: Большая Советская Энциклопедия

Искать информацию по запросу: Моделирование на eBay аукцион * на аукционе EnterCenter * в магазине Озоне
Search All Ebay* AU* AT* BE* CA* FR* DE* IN* IE* IT* MY* NL* PL* SG* ES* CH* UK*
Easton Press Books - Like New - Choice from Lot

$425.00
End Date: Thursday Dec-13-2018 20:33:52 PST
Buy It Now for only: $425.00
|
Stephen King Cujo Signed 1st

$295.00
End Date: Wednesday Dec-12-2018 9:48:49 PST
Buy It Now for only: $295.00
|
1611 King James Bible - 400th Anniversary $30 Off!!

$24.49
End Date: Thursday Dec-13-2018 9:36:25 PST
Buy It Now for only: $24.49
|
Lot of 10 Antique Collectible Vintage Old Rare Hard To Find Books *MIX UNSORTED*

$54.99
End Date: Saturday Dec-8-2018 22:28:29 PST
Buy It Now for only: $54.99
|
Search All Amazon* UK* DE* FR* JP* CA* CN* IT* ES* IN* BR* MX
Search Results from «Озон» Энциклопедии
 
 Открытия и изобретения Inventions and Discoveries
Открытия и изобретения
Мир сегодня был бы совсем другим, если бы не тяга человека к познанию, к совершению открытий и если бы не его способность применить эти знания на деле, создавая удивительные изобретения. С древних времен и до наших дней человеческий ум породил такое количество поразительных устройств, механизмов, технологий, что даже для простого их перечисления потребуется немало времени. Эта книга расскажет детям о самых значащих для развития человечества открытиях и изобретениях, без которых история пошла бы по совсем другому пути, и без которых мы не мыслим свою жизнь. На страницах книги читателя ждет множество интересных фактов, а также выразительные иллюстрации и фотографии....

Цена:
139 руб

Малая Советская Энциклопедия (комплект из 10 книг)
Малая Советская Энциклопедия (комплект из 10 книг)
Москва, 1958 - 1959 гг. Издательство "Советская энциклопедия".
С иллюстрациями, картами.
Издтальские переплеты. Сохранность хорошая.
Малая Советская Энциклопедия включает около 50 тысяч статей ("слов . Значительное количество статей дает возможность кратко осветить важнейшие понятия и термины, встречающиеся в современной научной, художественной и публицистической литературе, и дать лаконичное объяснение многих частных терминов, в том числе и слов иноязычного происхождения. Наряду со значительным количеством небольших по объему статей в МЭС помещаются и более крупные статьи по важнейшим вопросам, в том числе статьи о странах, об отдельных и научных проблемах, об отраслях экономики, техники, искусства и т.д....

Цена:
1629 руб

Новая иллюстрированная энциклопедия (комплект из 20 книг)
Новая иллюстрированная энциклопедия (комплект из 20 книг)
Новая иллюстрированная энциклопедия в 20 томах - универсальное справочное издание, предназначенное для самых широких кругов читателей. Свыше 80 тысяч статей и несколько тысяч тоновых иллюстраций дают читателю краткое, но достаточно полное освещение проблем истории и современной жизни человечества.

Удобный формат и объем томов, четко продуманная структура расположения материала позволяют быстро найти необходимую информацию. Предлагаемая Энциклопедия - итог многолетней работы издательства. Она подготовлена к его 75-летию, и все материалы подбирались и проверялись с особой тщательностью....

Цена:
2990 руб

А. О. Чубарьян Российская историческая энциклопедия. Том 3. Благосветлов - великое княжество финляндское
Российская историческая энциклопедия. Том 3. Благосветлов - великое княжество финляндское
Многотомная Российская историческая энциклопедия подготовлена коллективом авторов Института всеобщей истории Российской академии наук.

 Цель издания - представить читателям современный, избавленный от идеологических стереотипов взгляд на мировую и российскую историю, соответствующий достижениям российской и мировой исторической науки последних лет. Перед читателем предстанет глубокая, научно обоснованная и одновременно увлекательная история человечества, в центре которой находится человек.


Энциклопедия адресована самому широкому кругу читателей - научному сообществу, преподавателям, учащимся и всем, кто интересуется историей....

Цена:
1029 руб

 Новая Российская энциклопедия. В 12 томах. Том 17 (1). Ультразвук - Франко-Прусская
Новая Российская энциклопедия. В 12 томах. Том 17 (1). Ультразвук - Франко-Прусская
Новая Российская энциклопедия (НРЭ) - фундаментальное универсальное справочно-информационное издание, представляющее читателям картину мира, отражающую современное состояние научного знания.
Алфавитную часть энциклопедии открывает второй том. Всего в энциклопедии будет опубликовано св. 60 тыс. статей, в т.ч. ок. 30 тыс. биографий, более 10 тыс. иллюстраций, карт, диаграмм, схем и таблиц.

Новая Российская энциклопедия ориентирована на широкие круги читателей: от школьников и студентов до специалистов по различным отраслям знаний, деятелей культуры, политиков, предпринимателей....

Цена:
2479 руб

Энциклопедический словарь (комплект из 3 книг)
Энциклопедический словарь (комплект из 3 книг)
Москва, 1953 год. Издательство "Большая советская энциклопедия".
Издательские переплеты. Сохранность хорошая.
Под редакцией Б. А. Введенского.
Назначение Энциклопедического Словаря - дать самое краткое объяснение понятий и терминов и некоторые важнейшие справочные данные по вопросам, возникающим при чтении книг, журналов, газет, в связи с прослушанными лекциями, докладами и т. п.
Словарь включает около 40000 статей. Большое место в Словаре занимают справки об исторических событиях, о союзных и автономных республиках, краях, областях и городах СССР, зарубежных странах, об отраслях науки и техники, о политических деятелях и деятелях науки, литературы, искусства. Значительная часть статей содержит объяснение научных терминов из области философии, экономики, естествознания, медицины и других отраслей знания.
Том 1. А-Й
Том 2. К-Праща
Том 3. Пращур-Яя...

Цена:
659 руб

 Новая иллюстрированная энциклопедия (комплект из 10 книг)
Новая иллюстрированная энциклопедия (комплект из 10 книг)
Весь опыт человечества от А до Я в 10-томном собрании познавательных книг.

"Новая иллюстрированная энциклопедия" - это современное, увлекательное и, действительно, необходимое каждому мыслящему человеку издание. Каждая страница - это новое открытие! Каждая буква - это целый мир, о котором мы даже не догадывались! Фундаментальная энциклопедия охватывает все отрасли знаний: наука и религия, литература и искусство, история и политика, право и экономика, медицина и философия. Пригодится и дома, и в школе, и на работе. С ее помощью так легко подготовиться к экзаменам, написать доклад, получить справку по интересующему вопросу, освоить новые понятия и стать настоящим эрудитом!...

Цена:
1219 руб

Ежегодник Большой Советской Энциклопедии. Выпуск 23
Ежегодник Большой Советской Энциклопедии. Выпуск 23
Ежегодник 1979 года -двадцать третий выпуск в серии Ежегодников Большой Советской Энциклопедии. Как и предшествующие ему выпуски, он посвящен событиям истекшего года: изменениям в политике и экономике всех стран мира, культурной жизни, последним достижениям науки и техники и т. д. Будучи, таким образом, летописью года, Ежегодник может служить своеобразным путеводителем в быстро меняющемся современном мире.

В Ежегоднике 1979 года сохранены все разделы, ставшие постоянными в этой книге: о Советском Союзе, союзных и автономных советских республиках; о зарубежных странах; о международных организациях; обзоры экономики социалистических стран и стран капиталистического мира; обзор массового движения трудящихся капиталистических стран; раздел о развитии связей между коммунистическими и рабочими партиями; разделы о науке и технике; информация о международной культурной и спортивной жизни; биографические справки и др.

Сообщаемые в Ежегоднике 1979 года сведения ограничены, как правило, хронологическими рамками 1978 года. Некоторые цифры, опубликованные в предыдущих выпусках, изменены, так как они уточнялись. Данные за 1978 год в ряде случаев предварительные. В основу экономических показателей для СССР и союзных республик положены мате])иа-лы Центральных статистических управлений СССР и союзных республик, для зарубежных стран - официальные национальные статистические и другие справочные издания, а также публикации ООН. Сведения о здравоохранении, народном образовании, печати и транспорте в союзных советских республиках помещены в соответствующих разделах статьи "СССР".

Как и ранее, благодаря содействию организаций ряда социалистических стран, обществ "Австрия - СССР", "Бельгия - СССР", "Италия - СССР", "Нидерланды - СССР", "Финляндия - СССР", "Швейцария - СССР", а также отдельных организаций и лиц из зарубежных стран в Ежегоднике помещены статьи, знакомящие с культурной жизнью соответствующих стран....

Цена:
176 руб

Новая иллюстрированная энциклопедия (комплект из 20 книг)
Новая иллюстрированная энциклопедия (комплект из 20 книг)
Новая иллюстрированная энциклопедия в 20 томах - универсальное справочное издание, предназначенное для самых широких кругов читателей. Свыше 80 тысяч статей и несколько тысяч иллюстраций дают читателю краткое, но достаточно полное освещение проблем истории и современной жизни человечества....

Цена:
3949 руб

Иллюстрированный энциклопедический словарь
Иллюстрированный энциклопедический словарь
Словарь является универсальным изданием, в нем представлены природа во всем ее многообразии и все сферы жизни общества - история и география, экономика, право и политика, философия и религия, наука и техника, литература и искусство, медицина и спорт.
При составлении словаря издательство стремилось избегать идеологических штампов, одностороннего освещения людей и событий.
Значительное место отведено биографическим статьям о выдающихся деятелях всех времен и народов. Большинство статей носит гуманитарный характер.
Часть информации приводится в виде таблиц, где читатель найдет сведения о народах мира; о нобелевских лауреатах; о денежных единицах мира; единицах физических величин; английских и древних русских мерах.
Названия статей в словаре расположены в алфавитном порядке.
В словаре есть цветные иллюстрации и карты....

Цена:
549 руб

2007 Copyright © EduSPB.ru Мобильная Версия v.2015 | PeterLife и компания
Пользовательское соглашение использование материалов сайта разрешено с активной ссылкой на сайт
Угостить администратора сайта, чашечкой кофе *https://paypal.me/peterlife
Rambler's Top100 Яндекс цитирования Яндекс.Метрика