- •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.
2.18 Теория подобия – теоритическая основа физического моделирования.
Физическое моделирование проводится на основе экспериментального исследования материальных моделей объекта. При этом возникают три проблемы: какую модель использовать (форма, размер, модельные среды), какие характеристики измерять и как перенести результаты исследований с модели на объект. Эти проблемы разрешаются с помощью теории подобия, являющейся теоретической основой физического моделирования.
Подобие в широком смысле - это возможность распространения результатов эксперимента с модели на оригинал. В узком смысле подобие - это тождественность описания полей соответствующих величин модели и оригинала в обобщенных переменных или, по-другому, постоянство отношения сходственных величин модели и оригинала. Теория подобия на основе исчерпывающего математического описания процессов переноса определяет условия, при которых соблюдается подобие модели и оригинала. Это позволяет вместо математического решения системы дифференциальных уравнений совместно с условиями однозначности получать результаты интегрального решения экспериментально, исследуя модель.
2.19 Основные этапы физического моделирования
Можно выделить следующие основные этапы физического моделирования:
1. Анализ исчерпывающего математического описания процессов переноса применительно к конкретным условиям объекта - оригинала, исключение пренебрежимо малых членов уравнений, формулировка условий однозначности.
2. Получение критериев подобия преобразованием дифференциальных уравнений. Определение значения или возможной области изменения значений определяющих критериев для объекта-оригинала.
3.Выбор оптимальных размеров модели, модельных сред и условий проведения эксперимента(скорости движения сред, тепловых потоков и т.д.), удовлетворяющих условиям однозначности и соответствия области изменения значений определяющих критериев модели и оригинала.
4.Проведение экспериментального исследования на модели. Полное экспериментальное исследование должно включать измерение полей всех интересующих величин. Однако для решения инженерных задач зачастую достаточно установления связей между средними значениями величин (осреднение может проводиться по сечению, по поверхности, по объему). В этом случае экспериментальные исследования значительно сокращаются. Обобщение опытных данных получают в виде критериальных уравнений. Обычно стараются изменять значения одного из определяющих критериев, исследуя его влияние на определяемый, при фиксированных значениях остальных.
5.Использование полученных уравнений для описания объекта-оригинала.
Достоинствами метода физического моделирования являются возможность исследования явления в целом, простота полученных решений. К недостаткам метода относятся необходимость изготовления материальных моделей, их неуниверсальность, сложность, а зачастую и невозможность одновременного соблюдения геометрического, гидродинамического, теплового и концентрационного подобия, сложность применения для многофазных систем.