Физическое моделирование

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Моделирование аэродинамики самолёта в аэродинамической трубе

Физи́ческое модели́рование — метод экспериментального изучения различных физических явлений, основанный на их физическом подобии.

Метод заключается в создании лабораторной физической модели явления в уменьшенных масштабах и проведении экспериментов на этой модели. Выводы и данные, полученные в этих экспериментах, распространяются затем на явление в реальных масштабах.

Метод применяется при следующих условиях:

  • Исчерпывающе точного математического описания явления на данном уровне развития науки не существует, или такое описание слишком громоздко и требует для расчётов большого объёма исходных данных, получение которых затруднительно.
  • Воспроизведение исследуемого физического явления в целях эксперимента в реальных масштабах невозможно, нежелательно или слишком затратно (например, цунами).

Метод может дать надёжные результаты, лишь в случае соблюдения физического подобия реального явления и модели. Подобие достигается за счёт равенства для модели и реального явления значений критериев подобия — безразмерных чисел, зависящих от физических (в том числе геометрических) параметров, характеризующих явление. Экспериментальные данные, полученные методом физического моделирования распространяются на реальное явление также с учётом критериев подобия.

В широком смысле, любой лабораторный физический эксперимент является моделированием, поскольку в эксперименте наблюдается конкретный случай явления в частных условиях, а требуется получить общие закономерности для всего класса подобных явлений в широком диапазоне условий. Искусство экспериментатора заключается в достижении физического подобия между явлением, наблюдаемым в лабораторных условиях и всем классом изучаемых явлений.

Некоторые примеры применения метода физического моделирования:

  • Исследование течений газов и обтекания летательных аппаратов, автомобилей, и тому подобное в аэродинамических трубах.
  • Гидродинамические исследования на уменьшенных моделях кораблей, гидротехнических сооружений и тому подобное.
  • Исследование сейсмоустойчивости зданий и сооружений на макетах.
  • Изучение устойчивости сложных конструкций, под воздействием сложных силовых нагрузок.
  • Измерение тепловых потоков и рассеивания тепла в устройствах и системах, работающих в условиях больших тепловых нагрузок.
  • Изучение стихийных явлений и их последствий.

См. также[править | править вики-текст]

Литература[править | править вики-текст]