Modelado físico
La versión actual de la página aún no ha sido revisada por colaboradores experimentados y puede diferir significativamente de la versión revisada el 29 de diciembre de 2017; las comprobaciones requieren 7 ediciones .El modelado físico es un método de estudio experimental de varios objetos o fenómenos físicos basado en el uso de un modelo que tiene la misma naturaleza física que el objeto en estudio [1] .
El método consiste en crear un modelo físico de laboratorio del fenómeno a escala reducida y realizar experimentos sobre este modelo. Las conclusiones y datos obtenidos en estos experimentos se extienden luego al fenómeno a escala real.
El método se aplica bajo las siguientes condiciones:
- No existe una descripción matemática exhaustivamente precisa del fenómeno en este nivel de desarrollo de la ciencia, o tal descripción es demasiado engorrosa y requiere una gran cantidad de datos iniciales para los cálculos, que son difíciles de obtener.
- La reproducción del fenómeno físico estudiado con fines experimentales a escala real es imposible, indeseable o demasiado costosa (por ejemplo, tsunami ).
El método puede dar resultados confiables solo si se observa la similitud geométrica y física del fenómeno real y el modelo.
En un sentido amplio, cualquier experimento físico de laboratorio es una simulación, ya que en el experimento se observa un caso específico de un fenómeno bajo condiciones particulares, y se requiere obtener patrones generales para toda la clase de fenómenos similares en una amplia gama de condiciones. . El arte del experimentador radica en lograr una similitud física entre el fenómeno observado en el laboratorio y toda la clase de fenómenos que se estudian.
Semejanza geométrica
La similitud geométrica del modelo y el objeto a escala real se puede expresar a través de la constante de similitud de las dimensiones lineales: , donde son las dimensiones lineales del objeto a escala real y el modelo [1] .
Semejanza física
La similitud física radica en el hecho de que los procesos de la misma naturaleza física se desarrollan en un modelo físico y un objeto a escala real de tal manera que los campos de cantidades físicas y sus propiedades en los límites de los sistemas son similares [1] . La similitud física se logra debido a la igualdad para el modelo y el fenómeno real de los valores de los criterios de similitud : números adimensionales que dependen de los parámetros físicos (incluidos los geométricos) que caracterizan el fenómeno. Los datos experimentales obtenidos por el método de modelado físico se extienden al fenómeno real teniendo en cuenta también los criterios de similitud.
Ejemplos
Algunos ejemplos de la aplicación del método de modelado físico:
- El estudio de los flujos de gas y el flujo alrededor de aeronaves , automóviles y similares en túneles de viento .
- Estudios hidrodinámicos sobre modelos reducidos de barcos, estructuras hidráulicas, etc.
- Estudio de resistencia sísmica de edificios y estructuras sobre maquetas.
- Estudiar la estabilidad de estructuras complejas bajo la influencia de cargas de potencia complejas.
- Medición de flujos de calor y disipación de calor en dispositivos y sistemas que operan en condiciones de altas cargas térmicas.
- El estudio de los fenómenos naturales y sus consecuencias.
Véase también
Notas
- ↑ 1 2 3 Gusev Yu. I., Karasev I. N., Kolman-Ivanov E. E. Diseño y cálculo de máquinas para la producción química. - M., Mashinostroenie, 1985. - S. 12 - 14
Literatura
- Modelado físico : artículo de la Gran Enciclopedia Soviética .
- Sedov L. I. Métodos de similitud y dimensión en mecánica, M., 1972.
- Kirpichev M. V., Mikheev M. A. Modelado de dispositivos térmicos, M. - L., 1936.