Моделирование технических устройств

Теория подобия — это учение о подобных явлениях. В приложении к физическим явлениям теория подобия применяется по двум направлениям как средство обобщения результатов физического и математического эксперимента и как теоретическая основа для моделирования технических устройств. Таким образом, теория подобия позволяет на основании отдельных опытов или численных расчетов получить обобщенную зависимость и открывает [c.265]

Таким образом, для характеристики подобия явлений можно использовать константы подобия и числа подобия. Константы подобия сохраняют числовое значение только для двух подобных явлений, но они остаются одинаковыми для всех сходственных точек рассматриваемых систем. Числа подобия сохраняют свое значение в сходственных точках всех подобных между собой систем, сколько бы их ни было, но в различных точках одной и той же системы числа имеют разные значения. Поэтому константами подобия удобно пользоваться при моделировании технических устройств, когда необходимо получить подобие только между двумя явлениями, а числами подобия — при обработке опытных данных или численных расчетов, когда на основании изучения единичных явлений необходимо получить обобщенную зависимость, пригодную для всех подобных между собой явлений. [c.268]

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ [c.23]

Если геометрия системы характеризуется несколькими параметрическим критериями, то они могут иметь различные числовые значения, а константа геометрического подобия будет иметь одно и то же значение для всех сходственных размеров. Поэтому при моделировании технических устройств удобно использовать константы подобия. [c.24]

Связи между константами подобия, выражаемые уравнениями типа (1.42), (1.44), (1.46) и (1.47), определяют возможное число степеней свободы при моделировании технического устройства. Например, если при однородном поле массовых сил выбран вид жидкости в соответствии с равенством (1.42) (следовательно, известно Су и другие константы подобия физических параметров) и линейный масштаб , то константа определяется равенством (1.44). При этом константа подобия по времени также не может быть выбрана произвольно, так как она определится равенством (1.46). [c.26]

В развитие теплопередачи наряду с зарубежными исследователями большой вклад внесли русские ученые. Их труды до сих пор сохранили свое значение. Изучение вопросов теплообмена в нашей стране с 20-х годов возглавил акад. М. В. Кирпичев, придавший ему новое инженерно-физическое направление. Были разработаны оригинальные пути исследования сущности рабочих процессов и работы тепловых устройств в целом, что позволяло научно обоснованно решать многие инженерные задачи. Одновременно с этим была разработана общая методология исследований, обработки и обобщения опытных данных. Все имевшиеся данные по теплообмену были пересмотрены, уточнены и приведены в определенную систему. Большое развитие в нашей стране получила теория подобия, являющаяся по существу теорией эксперимента. На ее основе была разработана теория теплового моделирования технических устройств. [c.4]

Из ЭВМ, используемых в САПР, основную часть составляют универсальные, а также комплексы АРМ, ИРС и РМП на базе таких ЭВМ. Специализированные ЭВМ предназначены для решения узкого круга задач проектирования конкретных технических объектов. Примером таких ЭВМ могут служить моделирующие логические ЭВМ, применяемые только для логического моделирования отдельных устройств и ЭВМ в целом. [c.11]

В настоящее время моделирование является одним из основных методов научного исследования и широко используется во многих областях науки и техники. Оно стало мощным средством для обнаружения различных недостатков, имеющихся в существующих технических устройствах, и для изыскания путей к их устранению, [c.425]

При разработке технических устройств конструктор стремится оптимизировать факторы, влияющие на качество процессов, обеспечивающих наиболее эффективное достижение поставленной цели. Это определяет и задачи исследовательского характера, в которые должно входить теоретическое и экспериментальное изучение явлений, используемое в дальнейшем для описания или моделирования рабочих процессов технических устройств на этапе создания опытных образцов новой техники. [c.28]

Появление ЭВМ вызвало поистине революционные изменения в теории и практике математического моделирования и синтеза технических устройств и привело к возникновению таких специальных научных дисциплин, как Вычислительная теплофизика , Вычислительная гидродинамика , Автоматизированное проектирование и т. д. В настоящее время не вызывает сомнений, что теплоэнергетики и теплофизики должны обладать определенным набором знаний, умений и навыков в области применения ЭВМ для решения различных технических задач. Это обстоятельство привело к появлению в учебных планах ряда высших учебных заведений соответствующих дисциплин. [c.3]

В настоящее время моделирование является одним из основных методов научного исследования й широко используется во многих областях науки и техники. Моделирование как метод научного исследования, как метод оценки эффективности технического устройства и его реализации в натуре в наибольшей мере соответствует запросам практики. В этом отношении его возможности еще далеко не использованы. Особенно широки перспективы от применения метода моделей в химической технологии и машиностроении. [c.262]

Однако возрастающие потребности современной теплотехники и теплоэнергетики, многообразие технических устройств, в которых определяющим фактором является радиационно-конвективный теплообмен, приводят к необходимости более широкого исследования этих процессов с целью создания общей и надежной методики их расчета. В связи с этим возникает проблема выбора наиболее рационального пути исследования процессов радиационно-конвективного теплообмена и создания оптимальной методики их моделирования. [c.409]

Первые работы Михаила Викторовича посвящены исследованию физических явлений в технических устройствах. Таковы, например, О сопротивлении водопроводных клапанов (1908), Исследование движения газов по дымоходам (1913), Опыты со струйным конденсатором (1914) и др. Начиная с двадцатых годов М. В. Кирпичев ведет систематические исследования процессов теплообмена в различных элементах энергетических установок с целью повышения эффективности их работы. Уже в первом исследовании в этом направлении О теплопередаче в паровых котлах (1924) содержатся идеи, развитие которых привело в дальнейшем к созданию теории и техники теплового моделирования. Первые итоги работы в этом направлении были проанализированы и обобщены М. В. Кирпичевым совместно с М. А. Михеевым в монографии Моделирование тепловых устройств , вышедшей в 1935 году. Эта прекрасная книга, к сожалению, не переиздавалась и уже давно стала библиографической редкостью. [c.5]

Метод моделирования базируется на теории подобия, разработанной В. Л. Кирпичевым (1845—1913 гг.). В настоящее время в СССР моделирование является одним из основных методов научного исследования эффективности запроектированных технических устройств. [c.84]

На основе теоретических представлений и экспериментальных исследований разработана методика инженерного расчета аппарата, базирующаяся на элементном моделировании газоочистных устройств, позволяющая определить конструктивные и режимные параметры, необходимые для технического проектирования промышленных аппаратов. [c.271]

Методы численного моделирования играют важную роль в анализе и разработке технических устройств, характеризующихся переносом тепла и течением жидкости. Такие методы, воплощенные в удобных вычислительных программах, представляют собой реальную альтернативу экспериментальным измерениям благодаря быстрой реализации и экономичности. Численный анализ может содержать реальные данные о геометрических характеристиках, свойствах материалов, граничных условиях и предоставлять полную и подробную информацию о полях температуры, скорости и других величинах, а также о связанных с ними потоках. На практике в некоторых случаях анализ и проектирование устройств могут быть целиком выполнены с использованием вычислительной программы. В ситуациях, когда желательно провести некоторые экспериментальные исследования, численное моделирование может быть использовано в планировании и разработке экспериментов для существенного уменьшения их стоимости, а также для расширения и обогащения результатов. [c.19]

Использование метода конечных элементов в качестве инструмента моделирования в программном обеспечении САПР технических устройств, которые могут иметь порой очень сложную форму, требует хорошей адаптации генерации сети к областям, контуры которых могут быть как прямолинейными, так и криволинейными. Использование криволинейных элементов представляется особенно необходимым, когда искривленные поверхности сочетаются с нелинейными физическими свойствами. Будет показано, что все прямолинейные и криволинейные элементы можно свести к некоторому стандартному элементу, который является правильным многоугольником, полученным при помощи взаимно-однозначных преобразований. Будут рассмотрены основные стандартные элементы для одного, двух и трех измерений и порядок составления из них элементов прямолинейного и криволинейного типа. Будут рассмотрены также два больших семейства элементы типа [c.55]

Разработка технического устройства, способного воспроизводить некоторые функции зрения — одна из важнейших (и труднейших) задач бионики и кибернетики. В некоторых случаях представляет интерес также математическое моделирование зрения —составление алгоритмов, позволяющих рассчитать (обычно на ЭВМ), будет ли в заданных условиях решена поставленная зрительная задача. Часто математическую модель удается построить без проникновения в сущность зрительных процессов, по методу кибернетического черного ящика [50]. Черным ящиком может быть любой прибор (в частности, живой орган), о механизме работы которого нам заранее ничего не известно. Не пытаясь проникнуть внутрь, мы прилагаем к прибору—подаем на его вход — измеренные воздействия и измеряем ответы на выходе прибора. Проделав ряд экспериментов, стараемся найти функцию, устанавливающую соотношение между интенсивностью воздействия и ответом. Найденную зависимость можно принять за переходную функцию, пригодную для формального описания процессов, происходящих внутри прибора. В сущности, такой подход к изучению зрения в зародыше наметился уже давно, можно сказать, со времени Бугера. Начиная с 1947 г. публикуются работы [26], в которых уже последовательно используется принцип черного ящика, хотя еще без такого названия, поскольку кибернетика в то время только зарождалась [60]. В последующие годы метод кибернетического черного ящика широко использовался как для экспериментального изучения зрительных функций, так и для математического моделирования работы зрения. [c.71]

Компьютерное моделирование становится самым распространенным методом исследования окружающего нас мира и необходимым элементом технологии разработки новых технических устройств. Цель данной книги - способствовать применению компьютерного моделирования в различных областях, в первую очередь в инженерном деле и образовании. [c.46]

Ценность методов моделирования состоит в том, что они позволяют существенно сократить и облегчить натурный эксперимент, который часто дорог, сложен или связан с аварийными состояниями, и увеличить достоверность математического описания и расчетов. Моделью могут быть реальное техническое устройство и абстрактное математическое описание, отображающие натуру. Использование технических средств придает моделированию экспериментальный характер, а модельное математическое описание теоретически раскрывает характер явления. На пути от чистого эмпиризма до научного прогноза, основанного на аналитических исследованиях, имеется широкий спектр промежуточных методов, а именно методов моделирования от физического до машинного. Спектр методов моделирования схематически представлен на рис. В.1 и подробно описан в [38]. [c.5]

Кроме этого, следует остановиться на характере процесса создания основной рабочей модели объекта проектирования и ее визуального образа на экране дисплея. Для автоматизированного проектирования основным структурообразующим стержнем, объединяющим всех участников технического синтеза, является математическая модель. Ее создание может осуществляться аналитически или с помощью специальных пакетов программ и геометрических образов базы данных. В последнем случае параллельно с математической создается и визуальная модель формы изделия, позволяющая контролировать основной процесс математического моделирования. Внешне это напоминает создание графического изображения. Но внутренняя сущность процесса не графическая, а структурно-композиционная. На экране дисплея изображение не строится с помощью линий, точек, плоскостей, а конструируется из целостных объемных элементов базы данных посредством операторов теоретико-множественных операций склейки, вычитания, объединения и т. д. Этот процесс может быть представлен как некоторая фиксация в визуальном выходном устройстве отдельных этапов процесса объемно-пространственного композиционного формообразования. [c.21]

При работе на ЭВМ с графическим устройством ввода инженер сможет свободно оперировать пространственно-графическими моделями любой сложности. Теория условных изображений, давая возможность с первых шагов работы предвидеть конструктивный результат графического моделирования, объединяет целостность подхода, присущую художественному творчеству, с рациональным методом изображения, удобным для проектировщика технических объектов. [c.44]

Математическая модель машины или аппарата отражает их рабочие процессы с известным приближением. Расчетные соотношения, входящие в математическую модель, как правило, отражают закономерности отдельных явлений, составляющих рабочий процесс, без учета взаимного влияния. Например, формулы для определения гидравлического сопротивления различных участков гидравлического тракта получены на основе экспериментов в идеализированных условиях (равномерное поле скоростей на входе, однородное температурное поле, отсутствие внешних возмущений и т. д.). В реальных конструкциях эти условия не соблюдаются. Поэтому иногда при разработке нов ых конструкций прибегают к техническому моделированию устройств, когда до постройки машины или аппарата их отдельные качества или итоговые характеристики изучаются на моделях в лабораторных условиях. Например, при продувке уменьшенных моделей самолетов или автомашин в аэродинамических трубах можно выявить их сопротивление движению и зависимость этого сопротивления от формы их отдельных элементов, устойчивость машины при дв ижении и режимы, опасные с точки зрения потери устойчивости, и т. д. Таким образом, техническое моделирование представляет собой разновидность экспериментального исследования, при котором изучаются характеристики рабочего процесса конкретной машины или аппарата на модельной установке. [c.23]

После разработки технического предложения на АЛ необходимо уточнить вспомогательное время, не прибегая к составлению циклограммы, построить график зависимости коэффициента технического использования и производительности от режимов резания. Это позволит выбрать оптимальный уровень режимов резания и при необходимости окончательно откорректировать компоновку АЛ и технологический процесс обработки детали. Данные проектные процедуры целесообразно реализовать в диалоговом режиме с отображением результатов моделирования и компоновки АЛ на графических устройствах (дисплеях, графопостроителях). [c.110]

Один из резервов повышения качества изготовления и функционирования исполнительных устройств — широкое использование методов технической диагностики. Для оценки технического состояния и диагностики ненаблюдаемых динамических процессов исполнительных электромеханических устройств автоматических систем наиболее информативные сигналы — характеристики собственной вибрации конструкции. Параметры вибрации зависят от конструктивных параметров, условий работы и дефектов (технологических погрешностей) элементов, которые изменяются в процессе функционирования исполнительных устройств. Наиболее эффективны диагностические исследования при комплексном использовании измерительных средств и методов моделирования систем с помош ью ЭВМ. Диагностические модели функционирования дают возможность применять для диагностики электромеханических исполнительных устройств функциональные методы. [c.157]

Рассмотренные методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений, блоки аппроксимации линейных и нелинейных функциональных и временных зависимостей составляют стандартное математическое и техническое обеспечение АВМ. К специальному математическому и техническому обеспечению аналоговых вычислительных машин относятся методы и устройства моделирования краевых задач, линейных и нелинейных алгебраических уравнений, задач расчета производных и функций чувствительности, дискретных, нестационарных и стохастических систем, уравнений в частных производных, задач оптимизации и геометрических задач. Специальное математическое и техническое обеспечение требуется при встраивании АВМ в экспериментальные установки и испытательные стенды для имитации реальных процессов, регистрации и обработки результатов испытания. Предметом специального рассмотрения может служить теория и практика аналого-цифровых вычислительных комплексов. Некоторые составляющие специального математического и технического обеспечения АВМ изложены ниже. [c.92]

В отличие от технических средств, которые разрабатывают люди и при этом обеспечивают определенные заданные их характеристики, сам человек создан природой. Эволюционные процессы,развития наделили человека комплексом уникальных свойств, существенно отличающих его от создаваемых им устройств. Человеку свойственно представление о цели своей деятельности, он в процессе обучения и работы способен формировать внутренний динамичный образ управляемого объекта со- всеми необходимыми взаимосвязями (концептуальную модель). Воспринимая текущую информацию о состоянии объекта и проводя оперативное внутреннее моделирование процесса, человек может прогнозировать развитие процесса и, зная цель, выбрать и осуществить правильное воздействие. Эвристика и интуиция позволяют человеку принимать быстрые решения без перебора вариантов. Человек способен оценивать обстановку, адаптироваться к различным ситуациям и условиям, а также воспринимать ситуацию, представленную в самых различных формах, и выполнять самые разнообразные действия. [c.96]

Устройства индукционного нагрева (УИН), как это было показано в главе 1, являются сложными техническими объектами, в которых протекают физические процессы различной природы. В общем случае математическое описание таких объектов представляет собой систему детерминированных нелинейных дифференциальных и интегральных уравнений, записанных для многомерных и многосвязных областей. Если не вводить существенных упрощений в постановку задачи, то решение указанной системы уравнений, а значит, и количественное описание изучаемого объекта практически может быть получено только численными методами. Программа, реализующая на ЭВМ решение существенных для данного УИН уравнений, представляет собой его цифровую модель — современную форму математической модели. Соответственно под цифровым моделированием будем понимать способ приближенного описания наиболее существенных характеристик объекта или процесса, осуществляемый при широком привлечении численных методов и ЭВМ. [c.201]

Моделирование процессов в 03, для чего необходимо применение известных технических средств моделирования - электронных вычислительных устройств (аналоговых или цифровых) либо физических моделей. [c.563]

Моделирование заключается в замене изучения какого-либо явления (оригинала) в натурных условиях исследованием подобного явления на специально созданной модели меньшего или большего масштаба в лабораторных условиях. Основная задача состоит в том, чтобы с уверенностью перенести качественные и количественные результаты моделирования на натурный объект (оригинал). Исследование процессов теплообмена в большинстве случаев проще и удобнее проводить не на самих технических устройствах, а в лаборатории на их моделях. Моделирова- [c.88]

Во-первых, для многих технических устройств непосредственная реализация полных математических моделей затруднительна даже с применением современных ЭВМ из-за сложной структуры устройств и большого чйсла входящих в них элементов. Возникающие трудности связаны как с проблемой выбора метода решения и требуемыми объемами машинного времени и памяти, так и с объемом исходной информации, входящей в полную модель. Для анализа теплового режима таких систем применяется метод поэтапного моделирования 151, предполагающий последовательное мсппльзование более простых, гю сравнению с полной, моделей, описывающих всю систему и отдельные ее части с разной степенью детализации. [c.6]

Особенно широко и всесторонне научная деятельность Михаила Викторовича развернулась в 1922 году, когда он, по предложению академика Абрама Федоровича Иоффе, начал работать в Государственном Рентгеновском институте в Ленинграде, а затем в Ленинградской физико-технической лаборатории. Организация теплотехнического отдела и руководство его работой в этой Лаборатории были поручены Михаилу Викторовичу. В этот период с 1922 по 1929 год, Михаил Викторович лично и со своими учениками публикует широко известные принципиально новые работы по расчету теплопередачи в паровых котлах, по исследованию условий теплоотдачи в наиболее характерных, классических случаях вынужденного и свободного обтекания тела потоком жидкости, по распространению тепла в твердом теле и, наконец, по моделированию тепловых устройств. Определившееся этими работами направление теплотехнических исследований успешно развивалось затем и развивается до сих пор в ряде Лабораторий, в том числе в Лабораториях крупных отрослевых институтах ВДТИ имени Ползунова и ВТИ им. Дзержинского, в Энергетическом институте им. Г. М. Кржижановского АН СССР и в ряде других. К настоящему времени достижения наших ученых здесь весьма значительны — теоретически и экспериментально разработана теплопередача и приложения ее к детальным расчетам паровых котлов и турбин, промышленных печей и других тепловых аппаратов разработаны относящиеся к теплотехническим устройствам разделы технической гидродинамики сильно расширено учение о теплопроводности в твердом теле разработана методика моделирования тепловых устройств и ряд других разделов. Существенно, что как по оригинальности выполнения, так и по результатам эти исследования Михаила Викторовича и его учеников опережают и по научному уровню превосходят работы заграничных авторов. [c.249]

Кроме работ по теплопередаче и технической гидродинамике, из личных работ Михаила Викторовича наибольшее значение имеют исследования по теории подобия и теории и методике моделирования тепловых устройств. Этим проблемам, имеющим первостепенное научно-техническое значение, Михаил Викторович уделял, пожалуй, наибольшее внимание. Интерес к ним возник у Михаила Викторовича не без влияния упомянутой знаменитой монографии Беседы по механике В. Л. Кириичева, в которой впервые систематически рассмотрено моделирование применительно к простейшим задачам механики. Михаил Викторович разрабатывал моделирование применительно к тепловым устройствам. Он неоднократно излагал теорию подобия в целом, освещал различные ее стороны, развивал формальный аппарат ее он же восстановил историю развития теории. При этом Михаил Викторович дал четкую формулировку основных положений о подобии в виде трех теорем, из которых третья теорема, определяющая правила моделирования, впервые дана Михаилом Викторовичем. [c.250]

Применение ЭВМ и их периферийных устройств в качестве принципиально новых технических средств проектирования явилось основой для радикального преобразования процесса проектирования. С этого времени (60-е годы) начался период автоматизированного проектирования, который характеризуется следующими важными преимуществами. Новые средства проектирования дали возможность для практического использования и принципиально новых методов проектирования (методов математического моделирования, методов оптимизации, принятия решений и т. п.). В результате не только многократно возросла производительность труда проектировщиков, но и резко повысилось качество проек- [c.11]

Основываясь на программных средствах решения задач моделирования, отображения и организации графического диалога пользователя с ЭВМ, разрабатывается прикладное программное обеспечение выпуска КД заданного класса объектов проектирования. Наиболее перспективны системы, ориентированные на интерактивную работу и содержащие средства интерактивного создания и коррекции моделей ГИ. К таким системам относятся интерактивный графический редактор РЕДГРАФ система выпуска конструкторской документации изделий РЭА ПРАМ 1.1 пакет прикладных программ ГРИФ, обеспечивающие возможность интерактивной доработки эскиза трассировки печатных плат и выпуска конструкторской документации системы автоматизированной подготовки конструкторской документации АРАКС, СФОР-ГИ графический редактор интерактивной графической системы ЭПИГРАФ и т.д. Использование БГП, ориентированных на конкретное графическое устройство, при разработке прикладного программного обеспечения снижает его мобильность, затрудняет передачу программных продуктов, требует доработок, иногда значительных, при переходе на новые технические средства отображения ГИ. [c.26]

Анализ приведенных выше математических моделей движения беспилотных маневренных Л А, а также подсистем и устройств, определяющих аппаратурный состав рассматриваемых интегрированных систем навигации и наведения с учетом действующих возмущений и неконтролируемых факторов, неизбежно приводит к выводу, что при формировании облика таких систем, то есть определения необходимого состава моделей и алгоритмов, обеспечивающих выполнение заявленных тактико-технических характеристик соответствующей системы важное место отводится математическому моделированию процесса функционирования системы в целом. [c.190]

Моделирование производилось на счетно-решающих устройствах фирмы Джордж А. Филбрик Рисерч (Бостон, шт. Массачусетс). Это устройство состоит из интегратора с постоянной времени 0,7 мсек и осциллографа с большой частотой развертки. Хотя оборудование и позволяло набрать блок-схему фиг. 10.23 в нелинейной форме, было решено проводить моделирование в линейном виде, так как при этом возникает значительно меньше технических трудностей, осложняющих моделирование. Однако статическую часть задачи как в линейном, так и в нелинейном виде можно более точно исследовать чисто аналитическими методами. Содержащиеся нелинейности незначительны, что позволяет получить надежные результаты из линеаризованных уравнений. Такие существенные нелинейности, как зона нечувствительности, запаздывание и большие силы сухого трения, невозможно описать линейными уравнениями, и поэтому необходимо прибегать к нелинейному моделированию. [c.410]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...