Основные этапы физического моделирования

Содержание

Введение………………………………………………………….…………………….3

1   Краткие сведения из теории подобия……………………………………….……4

2   Основные этапы физического моделирования……………………………….….7

3   Современные методы проведения экспериментов…………………………...…..11

4   Основные требования к организации рабочего места и техника безопас-

ности при физическом моделировании………….……………………………….…..14

Заключение…………………………………………………………………..……….16

Список использованных источников……………………………………..………..17

Введение

Как известно, гидродинамические, тепловые и химические процессы, протекающие в металлургических агрегатах, характеризуются высокими температурами, воздействием агрессивных шлаков, выделением большого количества вредных газов и абразивных пылевидных частиц. Выполнение экспериментальных работ, связанных прежде всего с изучением явлений тепло- и массопереноса, в таких условиях практически невозможно по соображениям безопасности персонала. Кроме того, серьезным препятствием для проведения исследований на действующих промышленных агрегатах является такой фактор, как потеря производственного времени.
В подобной ситуации, а также при создании новой техники на стадии I доработки конструкции проектируемой машины или агрегата наиболее приемлемым способом решения возникающих проблем следует считать применение физического моделирования.
           Физическое моделирование - один из методов научных исследований, предполагающий замену изучения интересующего натурного образца объекта или реализуемого с его помощью технологического процесса проведением экспериментов на модели с обеспечением условий протекания явлений, имеющих ту же физическую природу.

1 Краткие сведения из теории подобия

Теория подобия определяет признаки наличия подобия между процессами (явлениями) и обозначает границы области, в пределах которой распространение данных моделирования на аналогичные реальные процессы (явления) может считаться корректным.

В соответствии с данной теорией полное подобие двух процессов существует при обеспечении геометрического, кинематического и динамического подобия.

Две физические системы геометрически подобны, если соотношение между их соответствующими линейными размерами постоянное:

[pic 1]

где m – линейный масштаб, показывающий во сколько раз размеры модели HM, DM, dM, lM уменьшены по сравнению с размером натуры HН, DН, dН, lН.

Следует отметить, что у геометрически подобных систем должны быть постоянными соотношения площадей и объемов:

   и    .[pic 2][pic 3]

Кинематическое подобие подразумевает подобие полей скоростей и ускорений натуры и модели, выполняемое в том случае, когда соотношения скоростей νН и νМ, а также ускорений аН и аМ в сходных точках натуры и модели одинаковы:

[pic 4]

 Вполне понятно, что обязательным условием кинематического подобия является геометрическое подобие.

При динамическом подобии все соответствующие силы, действующие в подобных точках натуры и модели, имеют одинаковые направления, а их отношения постоянны, т. е. силовые многоугольники, построенные для натуры и модели, должны быть геометрически подобными.

В соответствии со сложившейся терминологией теории подобия отношения величин в пределах изучаемой физической системы принято называть вариантами или критериями подобия.