Fyzikální modelování

Fyzikální modelování  je metoda experimentálního studia různých fyzikálních objektů nebo jevů založená na použití modelu, který má stejnou fyzikální povahu jako zkoumaný objekt [1] .

Metoda spočívá ve vytvoření laboratorního fyzikálního modelu jevu ve zmenšeném měřítku a provedení experimentů na tomto modelu. Závěry a data získaná v těchto experimentech jsou pak rozšířena na jev v reálném měřítku.

Metoda se aplikuje za následujících podmínek:

• Vyčerpávající přesný matematický popis jevu na této úrovni rozvoje vědy neexistuje, nebo je takový popis příliš těžkopádný a vyžaduje velké množství výchozích dat pro výpočty, které je obtížné získat.
• Reprodukce studovaného fyzikálního jevu za účelem experimentu v reálném měřítku je nemožná, nežádoucí nebo příliš nákladná (např. tsunami ).

Metoda může poskytnout spolehlivé výsledky pouze tehdy, je-li pozorována geometrická a fyzikální podobnost skutečného jevu a modelu.

V širokém smyslu je jakýkoli laboratorní fyzikální experiment simulací, protože v experimentu je pozorován konkrétní případ jevu za určitých podmínek a je nutné získat obecné vzorce pro celou třídu podobných jevů v širokém rozsahu podmínek. . Umění experimentátora spočívá v dosažení fyzikální podobnosti mezi jevem pozorovaným v laboratoři a celou třídou studovaných jevů.

Geometrická podobnost

Geometrické podobnosti modelu a objektu v plném měřítku lze vyjádřit pomocí konstanty podobnosti lineárních rozměrů: , kde jsou lineární rozměry objektu v plném měřítku a modelu [1] .

Fyzická podoba

Fyzikální podobnost spočívá v tom, že procesy stejné fyzikální povahy probíhají ve fyzikálním modelu a plnohodnotném objektu tak, že pole fyzikálních veličin a jejich vlastnosti na hranicích systémů jsou podobné [1] . Fyzikální podobnosti je dosaženo díky rovnosti pro model a skutečného jevu hodnot kritérií podobnosti  - bezrozměrných čísel, která závisí na fyzikálních (včetně geometrických) parametrů, které charakterizují jev. Experimentální data získaná metodou fyzikálního modelování jsou rozšířena na skutečný jev is přihlédnutím ke kritériím podobnosti.

Příklady

Několik příkladů aplikace metody fyzikálního modelování:

• Studium proudění plynu a proudění kolem letadel , automobilů a podobně v aerodynamických tunelech .
• Hydrodynamické studie na zmenšených modelech lodí, hydraulických konstrukcí atd.
• Studium seismické odolnosti budov a konstrukcí na modelech.
• Studium stability složitých konstrukcí pod vlivem komplexního energetického zatížení.
• Měření tepelných toků a odvodu tepla v zařízeních a systémech pracujících v podmínkách vysokého tepelného zatížení.
• Studium přírodních jevů a jejich důsledků.

Viz také

• PhysX
• Modelování
• kritérium podobnosti
• Atomová fyzika

Poznámky

1. ↑ 1 2 3 Gusev Yu. I., Karasev I. N., Kolman-Ivanov E. E. Návrh a výpočet strojů pro chemickou výrobu. - M., Mashinostroenie, 1985. - S. 12 - 14

Literatura

• Fyzikální modelování - článek z Velké sovětské encyklopedie . 
• Sedov L. I. Metody podobnosti a dimenze v mechanice, M., 1972.
• Kirpichev M. V., Mikheev M. A. Modelování tepelných zařízení, M. - L., 1936.