Введение. В техническом творчестве моделирование имеет большое значение

В техническом творчестве моделирование имеет большое значение.

Слово "модель" происходит от слова "modulus" - мера, образец. Оно имеет множество значений и оттенков и используется как в профессиональной и научной деятельности, так и в обыденной жизни.

В научных исследованиях модель - это созданный человеком искусственный объект или явление, отображающий основные свойства реального объекта или явления. Исследуя свойства модели, человек получает новые знания о реальном объекте или явлении.

При обучении модель используется как средство наглядности для получения знаний о реальном объекте, например, модели станков, механизмов, приборов и др. В строительстве модели используются в качестве архитектурных проектов, выполненных в определенном масштабе и используемых с древнейших времен. Стоимость модели несравненно меньше стоимости реального строительного объекта, однако, хорошо исполненная модель дает прекрасное пространственное представление о предстоящем строительном объекте, о его архитектуре и, следовательно, о целесообразности его строительства.

В самолетостроении модели играют еще большую роль. Известно, что будущий самолет изготавливают в уменьшенном масштабе, сохраняя при этом средний объемный вес, затем "продувают" в аэродинамической трубе и по полученным данным дают заключение о целесообразности дальнейших работ, тем самым значительно экономя материальные и интеллектуальные средства.

Модели строятся на основе аналогий и теории подобия. Одним из первых теорию подобия применил на практике изобретатель И.П. Кулибин при постройке арочного моста в Петербурге. Он построил модель этого моста и заметил, что при изменении масштаба модели условия работы (в данном случае нагружения) её деталей изменяются непропорционально. Например, если линейные размеры деталей модели изменить в 1/K раз (при К > 1), то масса модели изменится в 1/K3 раз, а механические напряжения, возникающие от прилагаемых сил, уменьшаются в К раз по сравнению с реальным объектом [5-6].

Изучение работоспособности объекта на моделях называется моделированием. Различают прямое моделирование и метод аналогий.

Прямое моделирование основано на замещении изучаемого реального объекта или какого-либо явления подобным объектом или процессом той же физической природы. Например, при постройке крупных гидросооружений, таких как Братская, Саяно-Шушенская, Нурекская гидроэлектростанций (ГЭС) широко использовались гидродинамические модели, в которых очень точно воспроизводились направления водных потоков и воссоздавались преграды для воды, точно повторяющие реальную местность.

Метод аналогий используется при моделировании более сложных систем, например, электрических и магнитных полей, строения и свойств атомов, изменения свойств материалов под воздействием внешних возбудителей, технологических процессов. Эти сложные процессы трудно, а порой и невозможно, моделировать напрямую. Поэтому реально происходящие процессы и системы заменяют процессами и системами другой физической природы, но имеющими идентичное (адекватное) математическое описание. Чаще всего это математическое описание или математическая модель.

Дата добавления: 2014-10-15