Моделирование

Многие практически важные задачи гидравлики и гидромеханики не поддаются теоретическому решению (по существу ни один из вопросов, касающихся турбулентного движения жидкости, не может быть решен практически); тогда прибегают к исследованию процессов на моделях – так называемому моделированию.

Различают три типа моделирования: математическое, аналоговое и физическое.

Совокупность уравнений, описывающих физический процесс, называют математической моделью, а изучение его поведения в тех или иных условиях путем решения этих уравнений – математическим моделированием. Математическое моделирование гидравлических явлений возможно осуществлять аналитическими методами, а также методами численного расчета с применением ЭВМ.

Явление может исследоваться на основе изучения его модели иной физической природы, если математически они описываются одними и теми же уравнениями. Такое моделирование называют аналоговым. Например, замена натурного фильтрационного потока течением электрического тока по проводнику является аналоговым моделированием (метод ЭГДА).

Если модель и моделируемый объект (натура) имеют одну и ту же физическую природу, то такое моделирование называется физическим. Например, исследование обтекания мостовой опоры на малой модели в лаборатории. В дальнейшем будем рассматривать только физическое моделирование. Опыты обычно проводят на малых моделях натурных объектов. Они просты в изготовлении, их малые размеры позволяют осуществлять в лаборатории разнообразные условия опытов и выявлять искомые закономерности. Тем самым исследования на модели приводят к значительной экономии. При моделировании возникает задача об условиях, при которых результаты исследований модельного потока можно перевести на натурный поток; решение этой задачи дает теория математического подобия потоков жидкости.

Два физических явления подобны, если величины одного могут быть получены из соответствующих величин другого, взятых в сходственных точках, простым умножением на одинаковые для всех точек множители.