Динамическое подобие и моделирование

Динамическое подобие и моделирование явлений [c.58]

S6] ДИНАМИЧЕСКОЕ ПОДОБИЕ и МОДЕЛИРОВАНИЕ ЯВЛЕНИИ 61 [c.61]

ДИНАМИЧЕСКОЕ ПОДОБИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ЯВЛЕНИЙ 6S [c.63]

При изучении различных гидравлических явлений, как ун<е неоднократно указывалось выше, весьма большая роль принадлежит экспериментальному исследованию, которое проводится в лаборатории на моделях потоков, выполняемых в меньшем масштабе, чем натура. Для того чтобы результаты подобных исследований можно было затем обобщить и перенести на натуру, необходимо знать законы, связывающие между собой величины, полученные при исследованиях на моделях, и соответствующие им величины в натуре. Эти законы, устанавливающие определенные соотношения между геометрическими размерами, кинематическими и динамическими характеристиками потоков в модели и натуре, называются законами подобия, они подробно изучаются в теории подобия и моделирования. [c.110]

Изложены методы подобия и моделирования применительно к задачам механики элементов конструкций. Существенное внимание уделено приближенному моделированию механических систем, при котором требование полного геометрического подобия модели и натуры не является обязательным. Рассмотрены способы моделирования напряженно-деформированного состояния, динамического поведения и устойчивости элементов машин и конструкций. Изложены приемы моделирования тонкостенных систем. Даны способы приближенного моделирования процессов циклического нагружения, ползучести и разрушения элементов машин. [c.4]

Вопросы статического и динамического подобия чаще всего рассматриваются в литературе, посвященной технике экспериментальных исследований. Изложение методов подобия и моделирования в этих изданиях не охватывает таких направлений, как моделирование при отсутствЬи полного геометрического подобия, моделирование геометрически нелинейного поведения конструкций, подобие при неупругих деформациях и других вопросов. [c.5]

Эти законы называются законами подобия. Они устанавливают определенные соотношения между геометрическими размерами, кинематическими и динамическими характеристиками потоков в модели и натуре. Законы подобия подробно изучаются в специальных курсах теории подобия и моделирования. Здесь уместно подчеркнуть большое теоретическое и практическое значение этой теории, она нужна не только для моделирования различных явлений и процессов, но прежде всего и для научно обоснованного планирования экспериментальных исследований, обработки их результатов и построения на их основе рациональных эмпирических формул. [c.260]

Знание условий (критериев или констант) динамического подобия при моделировании сейсмических волн помогает не только тогда, когда модели строятся с сохранением условий подобия, но и тогда, когда модели построены в известной мере произвольно. В последнем случае всегда имеется возможность (зная условия подобия) перейти к соответствующим подобным волновым явлениям в натуре или оценить допускаемые ошибки, связанные с частичным или неточным соблюдением условий подобия. [c.27]

Коэффициент /сн характеризует динамический масштаб моделирования. Из равенств (56) видио, что вне зависимости от масштаба кп динамическое подобие имеет место в случае, если безразмерные значения соответствующих сил, приложенных к модели и натурному объекту, одинаковы [c.77]

Последующие главнейшие работы в области гидравлики принадлежат Галилею (1564 — 1642 гг.), Торичелли (1608 — 1647 гг.), Паскалю (1623— — 1662 гг.) и Исааку Ньютону (1642 — 1726 гг.). Торичелли сформулировал закон истечения жидкости из отверстий. Паскалю принадлежит закон о передаче давления внутри жидкости (закон Паскаля), а Исаак Ньютон высказал гипотезу о внутреннем трении в жидкости и установил закон динамического подобия потоков, широко применяющийся в настоящее время в теории моделирования при гидравлических лабораторных исследованиях. [c.6]

Современная теория моделирования гидравлических машин и гидротехнических сооружений основана на теории гидродинамического подобия. Основной закон динамического подобия, установленный в 1686 г. Ньютоном применительно к движущимся потокам жидкости, может быть сформулирован следующим образом. [c.97]

Используя принципы частичного моделирования по критерию Рейнольдса, можно показать, что одним из основных признаков динамического подобия потоков с преобладающим действием сил трения является равенство коэффициентов гидравлического сопротивления по длине для натурного потока и потока на модели (Ян = = Лм). [c.393]

При физическом моделировании гидравлических явлений с использованием материальных моделей, удобно различать геометрическое, а также кинематическое и динамическое подобия. [c.523]

Как известно, для полного моделирования должны быть соблюдены условия геометрического, кинематического и динамического подобия потоков. [c.107]

В данной главе приводятся классические и приближенные методы моделирования собственных и вынужденных колебаний балок и круговых колец. Излагаются вопросы динамического подобия тонкостенных конструкций типа оболочек и пластин. Обсуждаются критерии подобия в задачах динамической устойчивости. Рассматривается моделирование явлений аэроупругости. [c.172]

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 воздействия потока на прилипшую частицу необходимо соблюдение геометрического, кинематического (отношение скоростей) и динамического подобия (масс и сил). Мы не имеем возможности разбирать эти условия подробно. Заметим лишь, что для русловых потоков критерий Фруда [c.236]

Отметим еще раз, что не существует метода, который обеспечивал бы полное моделирование в экспериментах по исследованию кавитации. Рассмотрим простой случай испытания расходомера Вентури с гладкими стенками, представляющего собой уменьшенную модель натурного расходомера. Динамическое подобие в условиях бескавитационного течения при измененных размерах, скорости и температуре жидкости (следовательно, и вязкости) можно обеспечить, проводя опыты при одинаковом числе Рейнольдса. Тогда, если считать К параметром подобия для кавитации, то можно ожидать, что одинакова расположенные каверны с одинаковой относительной длиной будут образовываться при одинаковых значениях К и Ке. Однако экспериментально показано [12, 13], что при изменении размеров, скорости и температуры каверны не одинаковы, даже когда Ке и /С постоянны. Это свидетельствует о том, что условия, необходимые и достаточные для исключения масштабного эффекта при определении коэффициентов расходомера Вентури, очевидно, необходимы, но не достаточны для определения кавитационных характеристик того же расходомера [c.548]

Наконец, кавитационный износ может быть столь большим, что срок службы машины станет очень коротким. До сих пор очень плохо изучен вопрос об исследовании последних двух явлений в лабораторных условиях на уменьшенных моделях. Например, вызванная кавитацией вибрация представляет собой резонансное явление, поэтому при моделировании упругие свойства самой машины, а также течение должны удовлетворять условиям динамического подобия. Это приводит к серьезным осложнениям, преодоление которых связано с большими затратами. Заслуживает внимания один метод исследования в случае, когда невозможно одновременно моделировать упругие свойства машины и динамику течения. Этот метод заключается в измерении местных пульсаций давления в жидкости, вызванных кавитацией, и расчете частот главных форм колебаний элементов машины, которые могут быть возбуждены этими пульсациями давления. [c.560]

В соответствии с принципами технического моделирования опытные данные были обработаны в основном в безразмерных параметрах, что позволило использовать результаты для систем цилиндр-труба других линейных размеров при соблюдении условий геометрического и динамического подобия, определяемых по (11.20) и [c.39]

Методы моделирования динамического Воздействия. Выбор способа генерирования динамической нагрузки определяется с учетом критериев подобия и масштабов моделирования, зависящих от рассматриваемой задачи. [c.194]

Если физические и отчасти математические модели строятся для выяснения количественных и качественных связей между параметрами, определяющими явление, раскрывая его структуру и выясняя функции, то кибернетическая модель предусматривает моделирование функции функцией. Эта модель не вскрывает подобия физики либо структуры внутри модели. Кибернетическое моделирование раскрывает внешние функциональные зависимости систем от среды, не затрагивая внутренних причинных связей. При таком моделировании в основном исследуется характеристика поведения сложной динамической системы в определенной среде. [c.16]

Исследования динамических свойств элементов конструкций с привлечением методов моделирования получили распространение в различных областях современной техники и составляют самостоятельную область приложений теории. механического подобия. [c.172]

Масштаб моделирования при конструктивном подобии выбирается в зависимости от технологических возможностей производства, наличия необходимого оборудования и ассортимента материалов, необходимой точности получения на модели динамических характеристик. Опыт показывает, что наиболее подходящими масштабами для конструктивно-подобных моделей являются значения линейного масштаба в пределах /ц = (1/10)- (1/5). [c.259]

Видом проектирования, наиболее соответствующим машинному моделированию, является макетирование. В том и другом случае рассматриваются детерминированные динамические и статические модели станочных узлов и несущей системы станка. В макетировании и машинном моделировании широко используются положения теории подобия. [c.22]

Современные натуральные объекты , о которых здесь идет речь (водопроводы, гидротехнические сооружения, самолеты, дирижабли, тепловые двигатели и т. д.), имеют зачастую настолько большие размеры, что экспериментировать с ними в натуре практически невозможно. Кроме того, данные относительно натуральных объектов обычно необходимо иметь тогда, когда самих объектов еще не существует эти данные необходимы обычно для проектирования. Здесь приходит па помощь моделирование явления. Если явление моделировано правильно, т. е. с соблюдением не только геометрического, но и динамического и теплового подобия, то можно быть уверенным, что результаты испытания в лаборатории уменьшенной модели будут такими же, какими были бы результаты испытания натурального объекта. Так, например, если проектируется водопровод и необходимо знать коэффициент сопротивления для его труб, то можно в лаборатории испытать трубу уменьшенного диаметра и определить для нее коэффициент сонротивления. Если нри опыте число Рейнольдса было таким же, как и для натурального водопровода (этого можно достичь, например, увеличивая скорость во столько же раз, во сколько уменьшен диаметр), то коэффициенты сопротивления будут одинаковыми для модели и натуры. [c.460]

При таком подходе к определению подобия режимов работы элементов вопросы моделирования сводятся к исследованию того, что специалисты в области автоматического управления называют черным ящиком . Проводятся статические и динамические испытания натурного элемента и определяются для него указанные выше характеристики. Любое устройство электрическое, гидравлическое или иное, обладающее теми же характеристиками, при указанном определении подобия, является моделью рассматриваемого элемента. [c.448]

Одновременное соблюдение кинематического и динамического подобия при моделировании на рабочем теле, отличном от натурного, принципиально невозможно. Соблюдение полного динамического подобия по одному из наиболее существенных критериев— числу Маха —требует изменений геометрии проточной части, что является крайне нежелательным. Кроме того, это влечет за собой нарушение подобия треугольников скоростей. Хорошие результаты в ряде случаев дает сохранение одинаковым для натуры и модели комплекса йЛР. Целесообразным может оказаться выбор числа модели средним из условий М = idem и = idem [53. [c.109]

В ряде случаев нельзя добиться приближенного динамического подобия, выдерживая постоянство одного критерия подобия. Например, при моделировании хорошо обтекаемого сверхзвукового летательного аппарата необходимо выдержать постоянство по крайней мере двух определяющих критериев подобия (M = idem, R = idem), так как сопротивления давления и трения у такого аппарата соизмеримы. Для этого приходится [c.81]

Физическое или предметное моделирование базируется на законах теории механического подобия и теории размерностей. Полное физическое моделирование встречается столь же редко, что и полное динамическое подобие. На практике обычно используется частичное или приближенное моделирование, когда исследуется модель лишь по основным признакам, соответствующим реальному явлению. В этом смысле при частичном моделировании используются свойства приближенного подобия по одному из определяющих безразмерных критериев при этом основной задачей является нахождение связи между неопределяющими и определяющими критериями, а также выявление масштабов для основных физических величин. [c.392]

Исследованные на стенде ЭРТ-1 ступени являются моделями ДРОС, предлагаемых ЛПИ в качестве разделителей потока для двухпоточных ЦНД мощных паровых турбин. Модели спроектированы и изготовлены с масштабом моделирования 6,25, обусловленным производительностью воздуходувной станции лаборатории турбиностроения. При моделировании учитывалась разница физических свойств рабочего тела натуры и модели. Для натурной ступени использовался перегретый пар k = 1,3), для модельной — холодный воздух (k = 1,4). Поскольку соблюсти одновременно кинематическое и динамическое подобие достаточно сложно, при моделировании полностью соблюдено кинематическое подобие процесса в натуре и модели, а также максимально возможно сохранено геометрическое подобие. При этом числа Маха М(,1, Ми,. получаются как средние между их значениями, соответствующими М = idem и kW = idem. В области дозвуковых скоростей при Мд1 = 0,857 такой выбор числа М модели наиболее полно отвечает динамическому подобию процессов [53]. [c.121]

В результате масштабнБ1х преобразований уравнений (8.5) совместно с краевыми и начальными условиями (8.6), выполненных в соответствии с рекомендациями, данными в 3.2, 3.3, придем к условиям динамического подобия при аффинном соответствии объектов моделирования [c.177]

Отношения Mk и Hk) 7/Alp, приведенные в табл. 10.2, показывают, что динамическое подобие для целлулоидных моделей при Т = 25 °С реализуется, если модель больше натуры в 3,2 раза. При температуре испытаний Т = 45 °С динамическое моделирование практически неосуществимо. Статическое моделирование при отсутствии объемных сил, когда критерии подобия pt k /A = idem и FI/A = idem не принимаются во внимание, наоборот, следует производить при температуре целлулоида Т = 45 С. В этом случае размеры модели могут быть выбраны произвольно, а время испытаний, в сравнении о натурой, уменьшается в 4,6 раза. При моделировании процесвов ползучести о помощью плаот- [c.244]

Потоки жидкости с различными р, и, т], обтекающие тела различного масштаба, будут совершенно одинаковыми (динамически подобными), если число Re для потоков одинаково и тела имеют подобную форму. Это динамическое подобие используется при моделировании обтекания реальных объектов обтеканием уменьшенных моделей. Например, для выяснения особенностей обтекания воздухом спортивного самолета, имеющего скорость и = 200 км/ч, можно пользоваться моделью, уменьшенной в три раза. Но при этом модель нужно продувать воздухом со скоростью, которая определяется из равенства чисел Рейнольдса Re yi = / емодель [c.294]

Предположим, исследуется движение вязкой жидкости в трубопроводе. В этом случае при моделировании следует учитывать как силы внутреннего трения жидкости, обусловленные ее вязкостью, так и массовые, гравитационные силы — силы тяжести. Поэтому исходя из условий динамического подобия необходимо, чтобы одновременно в натуре и на модели соблюдалось равенство чисел Рейнольдса v Ll vl = V2L2 2 я чисел Фруда = = (здесь, как и далее, все величины, относящиеся к натуре и модели, снабжены индексами соответственно 1 и 2). [c.266]

И связи с широким развитием моделирования сейсмических волновых явлений на ультразвуке возникает настоятельная необходимость в исследовании вопросов подобия. В этой главе поставлена следующая задача пользуясь современными методами теории подобия пайти все необходимые и достаточные критерии (или константы) динамического подобия волновых явлений в геометрически подобных кусочно-пеодпородных идеально упругих средах произвольного строения. [c.45]

Поскольку при моделировании реальных гидродинамических процессов всегда приходится- иметь дело с потоками вязкой жидкости, исследование роли и влияния числа Рейнольдса при моделировании имеет особое значение. Важен также и связанный с этим вопрос о воспроизведе-НИИ на модели шероховатости стенок. Подобие шероховатостей в равномерном потоке обеспечивается сохранением в натуре и на модели неизменным отношения динамической скорости v . и средней скорости V vjv = 1/ Я/8 = idem). Экспериментально было показано, что выполнение этого условия обеспечивает подобие распределения скоростей в равномерном турбулентном потоке независимо от числа Рейнольдса (А. Д. Альтшуль, 1959). Условие X = idem принимают в качестве условия подобия шероховатостей и в неравномерных потоках. [c.787]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...