КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Приклад використання теорії подібності: моделі руху суден у випробувальних каналахФізичне моделювання Фізичним називають моделювання, при якому з реальним об’єктом зіставляється його збільшена або зменшена копія, що дозволяє проводити дослідження (як правило, в лабораторних умовах). Наведемо декілька прикладів фізичних моделей: - у гідротехніці – лотки з водою, які моделюють річки, канали, шлюзи; - у будівництві – макети споруд, на яких вивчають умови стійкості й розподіл навантажень; - в авіа- й суднобудуванні – зменшені копії літальних апаратів і кораблів. Фізичні моделі можуть бути й просто ілюстративними: - у фізичній географії – телурій, що моделює добове й річне обертання Землі і пов’язані з цим наслідки (зміна дня й ночі, зміна пір року, затемнення, існування кліматичних поясів тощо; - в астрономії – планетарій, що моделює видиме обертання - в теплотехніці – моделі теплових двигунів циклічного принципу дії (парова машина, двигун внутрішнього або зовнішнього згоряння), двигунів неперервної дії (парова й газова турбіна), реактивні (у тому числі й ракетні) двигуни. Фізичні явища можна характеризувати не лише величинами, що мають певну розмірність, але безрозмірними комбінаціями таких величин. Ці безрозмірні комбінації, складені за певними правилами, називають критеріями подібності. Для того, щоб два фізичні процеси були подібні, необхідно і Першими в історії прикладами науково обґрунтованого використання методу моделювання історики науки схильні вважати роботи, пов’язані з дослідженнями гідродинамічних характеристик суден у Для різних груп явищ існують свої критерії подібності. Кожен з критеріїв носить ім’я вченого, який його уперше запропонував. Зокрема, одним з основних критеріїв подібності в гідродинаміці, яка Fr = , (1) де v – швидкість рідини на значній відстані від тіла, яке вона обтікає; l – характерний лінійний розмір тіла; g – прискорення сили тяжіння. Критерій Фруда відіграє важливу роль при моделюванні процесів, пов’язаних з рухами кораблів. При невеликих швидкостях (для тихохідних суден) критерій Фруда Fr = 0,4 за умови, що швидкість визначається у вузлах (морських милях за годину). Перед тим, як почати будівництво нового корабля, його зменшену копію – фізичну модель – досліджують у випробувальному каналі. Одним з багатьох питань, які цікавлять суднобудівників, є питання про швидкість. З моделлю судна, здавалося б, усе зрозуміло: вона дуже зменшена в порівнянні з натурою. Так, модель двохсотметрового танкера, виконана в масштабі 1:200, має довжину 1 м. Припустимо, що реальний танкер повинен розвивати швидкість 19 вузлів. Поставимо питання: з якою швидкістю повинна рухатися модель в каналі, щоб результати вимірів, виконаних при її випробуваннях, допускали перерахунок на реальне судно? Чи також із швидкістю 19 вузлів, чи, можливо, швидкість слід зменшити у відношенні 1:200? Фруд експериментально показав, що максимальна швидкість вузлів. (2) Двохсотметровий корпус танкера має уздовж ватерлінії довжину близько 190 м, а модель – відповідно 0,95 м. Максимальні швидкості танкера й моделі відповідно становлять vmax т = 2,5∙ = 34,5 вузла = 64 км/год. vmax м = 2,5 = 2,4 вузли = 4,5 км/год. Досліди з моделлю показують, що коли модель тягнути у воді швидше, ніж 2,4 вузли, то вона просто «вистрибує» з води. Отже, Таким чином, випробовуючи майбутній двохсотметровий танкер на моделі, слід мати на увазі два закони подібності: 1) подібність геометричних розмірів моделі і реального судна; 2) подібність при моделюванні швидкості руху судна у воді. Зрозуміло, суднобудівникові необхідно заздалегідь знати, як , і остаточно, подаючи швидкість реального судна (танкера) через швидкість його моделі, маємо: vт = vм = vм· » 14,1 vм. Зауваження. Окрім критерію Фруда в гідроаеродинаміці розглядають ще ряд критеріїв, серед яких досить відомий, – число Маха М. Число Маха – величина, що дорівнює відношенню швидкості v газового потоку до швидкості звуку а в тій самій точці потоку: М = v/а. Це основний критерій подібності для течії газу, що стискається. Вправи 1. Доведіть, що критерій Фруда є безрозмірною комбінацією своїх компонентів. 2. Встановіть співвідношення між одиницями швидкості вузол і км/год. 3. Використовуючи принцип відносності руху, дайте відповідь на питання: що означає фраза «швидкість літака дорівнює 2 М»?
Дата добавления: 2015-01-03; Просмотров: 382; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |