Моделирование процессов и явлений

Моделирование процессов и явлений научно-технического и экономического развития является наиболее перспективным методом составления прогнозов. Математические модели позволяют представить реальный объект исследования тем или иным алгоритмом. Такие модели дают возможность судить об объекте на основе переноса на него ее функций, изменяющихся во времени и в пространстве. [c.100]

Моделирование процессов и явлений [c.192]

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ И ЯВЛЕНИЙ [c.139]

Определение чисел подобия при моделировании изучаемых процессов требует глубокого знания механизма этих процессов и в общем случае является сложной задачей. При решении этой задачи следует все изучаемые процессы разделять на две существенно отличные группы. К первой надо отнести процессы и явления, которые можно описать уравнениями. Ко второй, представляющей наибольший интерес, относятся процессы и явления, еще не имеющие математического описания. [c.225]

Математическое моделирование — это приближенное описание каких-либо процессов, явлений, выраженное с помощью. математической символики. Обычно это — Определенная последовательность математических и логических операций, называемая программой. Вычисление по этой программе воспроизводит ход моделируемого процесса. Современная форма реализации математического моделирования— это моделирование на электронных вычислительных машинах (ЭВМ). Такие машины — своего рода чистые бланки, на которых может быть записано описание любого процесса в виде программы. Математическое моделирование, сводящее исследование различных процессов и явлений к математическим задачам, получило в последнее время в связи с появлением ЭВМ широкое распространение в науке и технике при исследовании широкого класса задач. [c.239]

В настоящей работе основное внимание будет уделено механическому моделированию и моделированию тех физических процессов и явлений, которые оказывают влияние на прочность и долговечность конструкций. [c.18]

Классическая теория подобия в сочетании с практикой моделирования представляет собой фундаментальный метод экспериментального исследования механических процессов и явлений. Этот метод, основанный на анализе размерностей физических величин, особенно эффективен при решении новых задач, которые не имеют строгой математической постановки. [c.45]

Методы моделирования с использованием анализа уравнений механических процессов и явлений получили в настоящее время значительное распространение в экспериментальной технике. Из- вестны многие разновидности этих методов. Некоторые из них представляют собой приближенные способы моделирования с использованием негеометрического подобия модели и натуры.Вопросы приближенного моделирования механических явлений излагаются в следующих двух главах книги. [c.50]

Основной целью введения векторных единиц длины является расширение возможностей моделирования физических процессов и явлений. Вместе с тем использование данного приема приводит к отказу от геометрического подобия объектов и переходу к моделированию на основе аффинного соответствия модели и натуры. Этот результат может рассматриваться как следствие введения трех независимых единиц измерения длины (трех масштабов длины) для описания пространственных свойств объектов моделирования. [c.68]

Конечно, применять эти теоремы к ПИНС, как и к любым нефтепродуктам, надо с определенными оговорками. Так, при моделировании химических и нефтехимических производств объекты описываются дифференциальными уравнениями, общими для модели и объекта. В нашем случае речь идет о подобии рассматриваемого ПИНС с выбранными эталонами сравнения. Однако такое сравнение невозможно, если не соблюдены основные принципы теории подобия общность основных процессов и явлений, общность механизма действия, сравнение модели и объекта в безразмерных (масштабных) величинах. [c.41]

МОДЕЛИРОВАНИЕ. 1. Лабораторное исследование на моделях для изучения каких-либо физических свойств гидравлических устройств, аэродинамических качеств самолетов и т. п. 2. Изготовление моделей, проектирование с помощью моделей. 3. Создание геометрических моделей процессов и явлений. [c.66]

В гидравлике большое значение придается эксперименту и его сочетанию с математическим анализом, причем в экспериментальных исследованиях широкое применение получил метод моделирования, при котором исследуется не сам поток, машина или сооружение, а их материальные модели, выполненные, как правило, в уменьшенном масштабе. Процесс создания модели должен быть научно обоснованным, что обеспечивается теорией гидродинамического подобия. Полученные на таких моделях результаты экспериментов могут быть распространены на целый класс подобных процессов и явлений путем пересчета по формулам (критериям) подобия. [c.159]

При имитационном моделировании процессов не требуется преобразовывать аналитические выражения в специальную систему уравнений относительно искомых величин. Для имитационного моделирования характерно воспроизведение на ЭВМ явлений, описываемых математической моделью, с сохранением их логической структуры и последовательности чередования во времени. [c.349]

В зависимости от числа пространственных координат модели разделяются на одно-, двух- и трехмерные. Дополнительной координатой является время. Модели реализуются с помощью ЭВМ, Комбинированные модели обладают высокой степенью соответствия натурному устройству и позволяют решать очень широкий круг задач. Прежде всего они дают большой объем информации о характере тепловых, электромагнитных и иных параметров в системе, труднодостижимый другими способами. Эта информация помогает яснее понять физическую картину происходящих явлений и получить их количественные характеристики. Моделирование резко сокращает объем трудоемких и дорогих натурных экспериментов при разработке новых процессов и установок, позволяя исследовать переходные и установившиеся режимы, а также такие режимы, как аварийные, экспериментальное изучение которых крайне затруднено. При наличии модели процесса или установки роль натурных экспериментов сводится к проверке ее адекватности процессу в отдельных точках интересующей нас области, уточнению параметров модели и отработке принятых конструкций с целью их коррекции и выявления влияния процессов, не учтенных при построении модели. [c.132]

Числа подобия и уравнения подобия. Подведем итоги анализа. Приложение к процессам конвективного теплообмена общих принципов учения о подобии физических явлений позволяет установить условия, определяющие подобие этих процессов, и получить уравнения подобия (2-34), (2-53), (2-73), которые служат основой при обобщении опытных данных и моделировании тепловых процессов. [c.61]

Можно избежать многих ошибок, приводящих в эксплуатации к отказу узла трения, если на стадии проектирования применять объективные методы испытаний триботехнических материалов, основанные на физическом и математическом моделировании процессов трения и изнашивания. Выходные- фрикционно-износные - характеристики пары трения, типичные для данного фрикционного контакта, определенным образом взаимосвязаны в установившихся и неустановившихся процессах трения и изнашивания и обеспечивают достаточно устойчивую автономную работу узла трения [35, 42-Н5]. Связи между явлениями на контакте трибосопряжения определяются внешними условиями и, как правило, имеют относительно постоянный и стабильный характер. Стабильность работы узла трения сохраняется при изменении этих условий до выхода за допустимые пределы минимальной и максимальной границ выходных характеристик. [c.183]

Цель всякого лабораторного исследования технических вопросов заключается в последующем извлечении из данных лабораторных экспериментов тех или иных выводов в отношении самого технического объекта или процесса. Наиболее совершенным образом эта цель достигается в методе моделей. Однако наличие строго количественного соответствия между моделью и натурой, необходимого для использования метода моделирования, предполагает достаточно хоро.шее овладение закономерностями тех явлений, которые служат предметом изучения. В тех же случаях, когда этого условия налицо нет и пользоваться методом моделей не представляется возможным, стремление в лабораторных условиях возможно ближе копировать изучаемый объект представляет сомнительную ценность, поскольку самый критерий подобия отсутствует. Более плодотворным является здесь такое направление лабораторных изысканий или испытаний, которое диктуется стремлением расчленить на отдельные элементы сложный комплекс явлений, имеющих место в натуре, и, отделив от второстепенных основные факторы исследуемого процесса, изучить их в отдельности, по возможности в наиболее чистом виде. Только такой путь может вскрыть закономерности изучаемого процесса и привести в дальнейшем к более строгому учету совокупного действия выделенных факторов. Конечно, здесь следует отдавать отчет в той опасности, которую содержит в себе неправильный выбор условий лабораторного эксперимента, могущий исказить принципиальные стороны изучаемого явления. Однако общие рецепты здесь вряд ли принесут пользу, так как рациональный выбор условий опыта в значительной степени является делом искусства исследователя. [c.77]

Два физ. процесса или явления подобны, если по заданным характеристикам одного можно получить характеристики другого простым пересчётом, к-рый аналогичен переходу ог одной системы единиц измерения к другой. Для осуществления пересчёта необходимы коэф. пропорциональности (коэф. подобия) — переходные масштабы . Размерные физ. параметры, входящие в критерии подобия, могут принимать для подобных систем сильно различающиеся значения, одинаковыми должны быть лишь безразмерные критерии подобия. Это свойство подобных систем и составляет основу моделирования. [c.669]

В двух предыдущих разделах ( 10.1, 10.2) рассматривались частные вопросы моделирования процессов разрушения применительно к циклическому нагружению конструкций. Ниже дается анализ моделирования равновесных состояний и кинетики процесса разрушения упругих и упруго пластических тел на основе общих методов анализа размерностей. При исследовании движения трещины учитывается вязкость материала и динамические характеристики процесса. Обсуждаются вопросы подобия при моделировании устойчивости равновесных трещин. Явления масштабного эффекта, связанные с нарушением условий статистической тождественности свойств материалов, существенные при моделировании абсолютных характеристик прочности, здесь не рассматриваются. [c.232]

Для моделирования процессов деформации и разрушения деталей машин и конструкций необходимо соблюдать определенные соотношения между условиями лабораторных испытаний и условиями, в которых протекают реальные процессы. Эти соотношения при отсутствии математического описания процесса могут быть установлены методами анализа размерностей физических величин, определяющих явление разрушения [96]. [c.232]

По полноте подобия моделирование может быть полным, неполным и приближенным. При полном моделировании процессы, характеризующие изучаемое явление, подобно изменяются во времени и в пространстве. При неполном моделировании основные процессы подобны частично или во времени, или в пространстве. Для рассматриваемых явлений разрушения конструкций техники под воздей [c.89]

КОЙ оболочки, дана теория явления. Установлено также образование волн в окружном направлении и катастрофическое разрушение тонкостенной оболочки. Изучено динамическое поведение мягких оболочек в потоке жидкости и газа, в том числе выполнено моделирование процесса раскрытия парашюта. Были применены методы физического и численного эксперимента и качественного анализа. Созданы экспериментальные модели волновых движителей и перистальтических насосов, определены их средние скорости и средняя тяга. Разработана теория волнового взаимодействия. [c.61]

Раздел 5 по сравнению с предыдущим изданием претерпел существенные изменения. В нем рассмотрены вопросы математического моделирования процессов и явлений, способы применения математических моделей. Указаны источники пог1зеш-ностей при решении задач на ЭВМ, изложены вычислительные методы, наиболее часто используемые в практике инженерных расчетов. Особое внимание уделено методам численного решения уравнений тепло- и массопереноса. Из всего многообразия методов предпочтение отдано методу С. Патан-кара и Б. Сполдинга, завоевавшему в последние 10—15 лет широкую популярность среди инженеров и научных работников. Значительная часть раз- [c.8]

Метод имитационного моделирования является в настоящее время общепризнанным при анализе сложных физико-химических явлений в различ-ш>1х областях знания. Привлекательность имитационного моделирования обусловлена тем, что при изучении конкретных процессов и явлений можно исследовать влияние на процесс шш струк1уру различных факторов, имеющих место в реальной ситуации. Кроме того, при имнгтационном моделировании имеется возможность всестороннего нзучемня промежуточных стадий процесса, что затруднено, а зачастую просто невозможно, при использовании экспериментальных методов изучения. [c.169]

В первой части книги представлены некоторые вопросы теории и практики методов, разрабатываемых в Отделе физики неразрушающего контроля АН БССР, а также результа-1Ы исследования физических процессов и явлений, протекающих в материалах при воздействии переменных и постоянных полей, статических и динамических нагрузок. В области теории нелинейных процессов в ферромагнетиках получены общие соотношения для расчетов гармонических составляющих э. д. с. накладных преобразователей в зависимости от коэрцитивной силы, максимальной и остаточной индукции при наложении постоянного и переменного полей. Даны обзор по теории феррозондов с поперечным и продольным возбуждением, практические рекомендации по их применению. Приведены результаты исследований магнитостатических полей рассеяния на макроскопических дефектах, обоснована возможность их моделирования, рассмотрены режимы записи указанных полей при магнитографической дефектоскопии, обеспечивающие максимальную выяв ляёмость дефектов. Анализируется характер изменения магнитных, механических и структурных свойств высоколегированных и жаропрочных сталей в зависимости от режимов термической обработки для обоснования метода контроля по градиенту остаточного поля ири импульсном локальном намагничивании, который широко используется при контроле механических свойств низкоуглеродистых сталей. [c.3]

Развитием метода статистических испытаний можно считать имитационное моделирование. Имитационные модели реализуются при помощи ЭМВ и используют широкий набор математических, логических и других средств для описаю1я реальных задач, систем, процессов и явлений. Такие модели могут включать в себя все описанные ранее модели, а также многие трудно формализуемые средства описания. Имитационные модели представляют большие возможности для исследования экономических объектов, повышения эффективности управления производством. Так, используя их в режиме статистиче<жих испытаний, можно решать многие вероятностные задачи управления. Широкое применение находят, деловые игры , когда при помощи имитационных моделей имитируются и изучаются различные производственные ситуации и процессы, возможные варианты фзшкционирования и развития экономических объектов и систем. Это позволяет использовать имитационные модели в широком спектре проблем управления от перспективного планиро- [c.113]

Существует немало доводов в пользу того, что математическое моделирование на ЭВМ должно развиваться наряду с физическим моделированием как в инженерных исследованиях и разработках, так и в учебном процессе. Один из аргументов (возможно, важнейщий) состоит в том, что задачей моделирования становится не просто изучение явления или создание некоторого работоспособного устройства, а управление процессами и целенаправленный поиск оптимального проектного решения. Для сложных современных объектов такой поиск предполагает необходимость рассмотрения большого числа вариантов. Это становится возможным лишь при использовании математической модели объекта, реализованной на ЭВМ. Широта диапазона изменения параметров, возможность выявления значащих и незначащих факторов путем включения или исключения их из модели (программы), простота моделирования экстремальных и аварийных ситуаций — вот перечень преимуществ численного эксперимента на ЭВМ. Эти преимущества могут быть реализованы и в простых учебных программах при условии соответствующей методической проработки, включая организацию диа- [c.201]

В некоторых случаях осуществить полное подобие в натурном образце и модели практически невозможно. Тогда применяется приближенное моделирование, основанное на автомодельности процесса. Сущность явления автомодельности состоит в том, что изменение какого-либо критерия в определенных пределах не оказывает влияния на протекание процесса поэтому наобходимость соблюдения равенства этого критерия для модели и образца не требуется. [c.201]

Установлено [8, 9, 32, 35, 36], что форма и размеры узла трения, коэффиц 1 нт взаимного перекрытия являются факторами, влияющими на поступление газовой среды на фрикционный контакт. В работе [36] предлагается метод моделирования физико-химических явлений, зависящих от действия окружающей среды при трении асбофрикционных материалов критерии моделирования и масштабные коэффициенты перехода получены из условий подобия процессов трения, износа и теплообразования на основании работ Э. Д. Брауна, В. Н. Федосеева, А. В. Чичинадзе и др. [8, 12, 21, 23, 29, 32, 33, 34, 35], а также поступления газовой среды в зону трения. Применяя предлагаемые критериальные выражения, можно рассчитать необходимые макрогеометрические характеристики образцов и режимные параметры при лабораторных испытаниях на трение и износ, а также значительно повысить точность и надежность модельных экспериментов на малых образцах, сведя к минимуму объем стендовых испытаний, на которые целесообразно допускать материалы, показавшие лучшие свойства при испытаниях на фрикционную теплостойкость и теплоимпульсное трение [8, 19, 34, 35, 36]. [c.125]

При моделировании энергетических процессов в МГД-генераторе использовались методические предпосылки работ [109—111]. Рассматривается квазиодномерная МГД-теория стационарного сжимаемого потока низкотемпературной плазмы. Учитываются потери на трение, теплопередача через стенки канала, нагревание джоулевым теплом, потери в при-электродном слое, эффект Холла. Концевые эффекты, уменьшение эффективного сечения канала вследствие утолщения аэродинамического пограничного слоя и явления, связанные с отрывом этого слоя, не рассматриваются. Концевые эффекты, по-видимому, можно свести к минимуму за счет конструктивных мероприятий указанное уменьшение эффективного сечения канала для крупных МГД-генераторов мало, и им моншо пренебречь. Явление отрыва пограничного слоя не учитывается, так как к настоящему времени отсутствуют надежные инженерные методы ресчета его характеристик. [c.114]

Физические и математические модели предназначены для определения численных значений параметров, характеризующих поведение объекта в натуре, путем измерения соответствующих величин в модели. В соответствии с отмеченным различают два 1вида количественного моделирования— физическое и математическое. Под физическим моделированием понимают процесс замещения явления (оригинала) другим, подобным ему явлением (моделью), когда модель и оригинал относятся к классу явлений одной природы. Под математическим моделированием, или аналогией, понимают процесс сравнения подобных явлений,. когда модель и оригинал имеют различную природу. [c.193]

Теоретической предпосылкой для теплового моделированин является наличие соответствующего математического описания исследуемого явления в виде системы уравнений и условий однозначности, Согласно третьей теореме подобия М. В. Кирпичева, явление в модели будет подобно исходному явлению, если оба они подчиняются одинаковым по физическому содержанию и форме дифференциальным уравнениям и одинаковым яо физическому содержанию и форме записи уравиениям, определяющим условия однозначности. Применительно к процессам конвективного теплообмена это означает, что рассматриваемые явления протекают в геометрически подобных системах, имеют подобное распределеняе скорости и температуры во входных сечениях геометрических системах, подобное распределение полей физических параметров в потоке жидкости. Кроме того, одноименные, определяющие критерии подобия для явления-модель и явления-образец должны быть численно одинаковыми. Перечисленные условия подобия являются необходимыми и достаточными. Практически точно удается осуществить не все перечисленные требования при моделировании явлений. Геометрическое подобие модели и образца и подобное распределение скоростей во входном сечении может быть выполнено относительно просто. Подобное распределение температуры в жидкости при входе в модель выполняется также достаточно легко, если задается постоянное распределение температуры м скорости при входе в модель. Наоборот, осуществление подобного распределения температуры в жидкости у поверхности нагрева в модели и образце является весьма трудной задачей, хотя и возможно путем применения различных способов обогрева поверхности. Для расчета средств обогрева поверхности нагрева необходимо выбрать перепад между температурами поверхности нагрева и омывающей ее жидкостью в модели. При развитом турбулентном движении указанный температурный перепад непосредственно в критерий подобия не входит. Поэтому опыты можно производить и при таком значении температурного напора, которое обеспечивает необходимую точность его измерения. [c.311]

Внутр. линии связи ИС (электрич., оптич., в т. ч. волоконные, магн., акустические) обеспечивают обмен сигналами и согласованное протекание множества процессов, локализованных в объёме кристалла. Т. о., наряду с интеграцией элементов в М. достигается интеграция нелинейных физ. явлений. Системы микроприборов и связей между ними образуют единое устройство — информац. автомат, к-рый выполняет функции хранения, обработки и обмена данными с внеш. миром (человеком, др. автоматами, техн. объектами, включая роботов и исполнит, механизмы), моделирование физ. и др. процессов, вывод сигналов, управляющих разл. устройствами. [c.153]

Функциональная микроэлектроника. Ограничения, вызванные нарастающей плотностью и сложностью внутр. связей, стимулируют развитие т. н. функциональной М. — создание структур, функциональные свойства к-рых определяются коллективными электронными процессами и не могут быть реализованы путём коммутации отд, его областей обработка информации осуществляется не схемотехн. путём, а динамич. распределением зарядов и полей — эл.-магн., тепловых, упругих. При этом используются оптич. явления (см. Оптоэлектроника), взаимодействие электронов с акустич, волнами (см. Акустоэлектропика). В связи с открытием высокотемпературной сверхпроводимости особое значение приобретают криоэлектронные приборы. Разрабатываются полностью оптические ( фогон-вые ) вычислит, машины. Функциональная М. позволяет достичь предельно высокой производительности и мин. энергопотребления. Однако для каждого класса задач требуется создание спец, структур или сложная настройка. Кроме того, несхемотехн. решения характеризуются меньшей точностью и устойчивостью вычислений и моделирования. [c.153]

Инжекционная обработка расплава порошками. Другая возможность обеспечения самоорганизации структур в расплавах связана с инжекцион-ной обработкой расплава порошками. Эта технология позволила получить высококачественную сталь путем предварительной обработки жидкого чугуна, при которой эффективно удаляется кремний, сера и фосфор из расплава [340]. Для изучения механизма явления и реакций, протекающих при такой обработке, было проведено моделирование процесса (на холодной модели). Расплавом служил метилениодид, продуваемый паровоздушной смесью. Характер внедрения порошка был снят на пленку с помощью видеокамеры. Анализ съемок позволил выделить пять зон в ванне метилениодида (они представлены на рис. 136 вместе со схемой продувки) / — зона внедрения струи II — зона газовых пузырей (несущий газ всплывает в виде пузырей) /// — струйная зона частиц (частицы входят в тесный контакт с жидкостью) IV — эмульсионная зона (шлаковые частицы превращаются в эмульсию) V"— "мертвая" зона. [c.220]

При моделировании процессов циклического нагружения применяют два вида моделей реальных объектов геометрически подобные модели и так называемые <иусловно-подобныеъ модели, тождественные по характеру напряженного состояния в поверхностном слое с натурными образцами. Каждый из этих типов моделей имеет ограниченную область применения в силу специфики характера явлений усталости. [c.218]

Высокоэнергетические динамические и импульсные воздействия на элементы конструкций пз однородных н композиционных материалов приводят к сложным волновым явлениям. Они характеризуются диссипативными, дисперсионными процессами, взаимодействием упругоп.ластических и ударных волн в результате многократных отражении и преломлений на границах и поверхностях раздела сред, а также возможными процессами разрушения материала, компонентов композита или конструкции в целом. Исто-рпчески исследовательский интерес к этим вопросам связан с проблемой пробивания [38, 55] и моделированием реакций кон-струкцт на взрывные нагрузки [143]. Для решения этих задач разработаны как простые феноменологические модели [102, 115, 143], так и общие упругопластические и гидродинамические модели, физические представления об ударных волнах [62], теории динамических волновых процессов и удара, представленных в монографиях [29, 38, 48, 55, 68, 73, 108, 126, 144, 158] и ряде обзоров [76, 97, 98, 106, 175]. [c.26]

Надежной теоретической основой расчетов технологич еских процессов обработки давлением является механика сплошной среды (МСС). В книге развивается теория необ )атимых (пластических и вязкопластических) деформаций уплотняемых твердых тел, в основном металлов. Следует отметить, что теория пластичности уплотняемых тел применительно к грунтам имеет давнюю историю [32]. Пористые металлы й металлические порошковые тела имеют свойства, значительно отличающиеся от свойств грунтов. Главным из них является способность упрочняться при уплотнении. Особенности уплот няемых металлов сказываются на возможных формах поверхностей текучести. В определенном диапазоне температур существенную роль начинают играть капиллярные силы, вызывающие самопроизвольное уплотнение (спекание). В некоторых случаях процессы механического и самопроизвольного уплотнения происходят одновременно и могут влиять друг на друга. Моделирование всех этих явлений является одной из задач теории. [c.4]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...