- •2.16 Моделирование, классификация моделей и методов моделирования, выбор оптимальной модели.
- •2.17 Математическое моделирование, основные этапы
- •2.18 Теория подобия – теоритическая основа физического моделирования.
- •2.19 Основные этапы физического моделирования
- •2.20 Проблема масштабного перехода при проектировании промышленных аппаратов.
- •2.21 Сопряженное физическое и математическое моделирование
- •2.22 Гидродинамическая структура потоков и её характеристики.
- •2.23 Математическое моделирование структуры потоков, мив
- •2.24 Математическое моделирование структуры потоков, мис
- •2.25 Математическое моделирование структуры потоков, ячеечная модель.
- •2.26 Математическое моделирование структуры потоков, диффузионная модель.
- •2.27 Математическое моделирование структуры потоков,
- •2.28 Физическое моделирование гидродинамической структуры потоков, основные этапы.
- •2.29 Сопряженное физическое и математическое моделирование гидродинамической структуры потоков, основные этапы.
- •2.30 Уравнения массо –, тепло – и импульсопередачи в локальной форме, смысл кинетических коэффициентов.
- •2.31 Уравнения массо –, тепло – и импульсопередачи в интегральной форме, проблема осреднения кинетических коэффициентов и движущих сил.
- •2.32 Влияние структуры потоков в аппарате на движущую силу процесса на примере теплопередачи.
- •2.33 Нахождение коэффициента импульсоотдачи, получение и смысл критериев гидродинамического подобия.
- •2.35 Нахождение коэффициента массоотдачи, получение и смысл критериев диффузионного подобия.
- •2.36 Аналогия процессов массо –, тепло – и импульсоотдачи.
2.16 Моделирование, классификация моделей и методов моделирования, выбор оптимальной модели.
Моделирование - это изучение объекта-оригинала с помощью замещающей его модели, включающее построение модели, ее исследование и перенос полученных сведений на объект-оригинал.
Объект - оригинал - объект, определенные свойства которого подлежат изучению методом моделирования.
Модель - объект, отражающий свойства оригинала и замещающий его при проведении исследований. В качестве объектов могут рассматриваться реальные процессы, явления, аппараты или идеальные образы, схемы, символьные описания и т.п.
Можно выделить материальные (овеществленные) и идеальные (неовеществленные, мысленные) модели.
1. Материальные модели, подразделяемые по физической природе исследуемого явления:
- физические - одинаковые с оригиналом по физической природе, например, лабораторная модель теплообменника, моделирующая промышленный теплообменный аппарат;
- аналогово-изоморфные (материальные математические), отличающиеся от оригинала по физической природе, но идентичные по математическому описанию, например, аналоговые вычислительные машины или установка для изучения теплообмена, результаты исследования на которой используются для описания процесса массообмена в силу идентичности уравнений переноса массы и энергии.
2. Идеальные модели, подразделяемые по степени формализации: неформализованные (концептуальные), например, идея выделения ядра потока и пограничного слоя;
- частично формализованные - вербальные, т.е. имеющие словесное описание, или графические, например, планетарная модель атома;
- вполне формализованные (математические) - графоаналитические, аналитические, алгоритмические, например, уравнения переноса субстанции или математическое описание полей в пограничном слое.
Зачастую роль объекта моделирования может играть не объект реального мира, а уже созданная ранее модель. При так называемом вторичном моделировании предполагается, что объектообразная модель представляет собой практически достоверное описание реального объекта.
Наибольшее распространение в области процессов и аппаратов химической технологии получило математическое и физическое моделирование. Математическое моделирование - исследование процессов или явлений на основе математических моделей. Физическое моделирование - исследование процессов или явлений на основе физических (в общем случае материальных) моделей.
2.17 Математическое моделирование, основные этапы
Математическое моделирование - исследование процессов или явлений на основе математических моделей.
Наиболее полной, практически достоверной математической моделью процессов, протекающих в аппаратах химической технологии, является исчерпывающее математическое описание процессов переноса. Однако в связи с математическими сложностями получения результатов во многих случаях эту модель нельзя считать оптимальной. Поэтому один из путей оптимизации такой модели - это ее упрощение, т.е. вторичное моделирование, объектом которого является исчерпывающее описание процессов переноса.
Можно выделить основные этапы математического моделирования:
1) составление математической модели;
2) идентификация модели;
3) проверка адекватности модели, при необходимости коррекция;
4) использование модели для описания объекта-оригинала.
К достоинствам математического моделирования следует отнести: универсальность материального обеспечения - компьютеры; возможность моделирования сложных явлений по частям; простоту варьирования параметрами, начальными и граничными условиями.
Недостатками математического моделирования являются: большие затраты машинного времени при использовании полных моделей и низкая точность результатов для упрощенных; необходимость экспериментальных исследований для нахождения параметров модели и проверки ее адекватности.