Методы моделирования

В настоящее время при изучении взаимодействия объектов и сооружений с внешней средой наряду с теоретическим методом широко используется метод исследования на модели.

Опыты, проводимые на моделях, по сравнению с опытами в натуре, позволяют не только сократить расходы на научно-исследовательские работы, но также и охватить в исследованиях такой диапазон параметров, которые невозможно исследовать на натурных объектах.

Метод моделирования представляет собой метод исследования свойств определенного объекта посредством изучения свойств другого объекта (модели), более удобного для решения задач исследования и находящегося в определенном соответствии с первым объектом.

Из разработанных методов моделирования выделяют следующие:

1. Натурное моделирование - эксперимент на самом исследуемом объекте, который при специально подобранных условиях опыта служит моделью самого себя.

2. Физическое моделирование - эксперимент на специальных установках, сохраняющих природу явлений, но воспроизводящих явления в количественно измененном масштабированном виде.

3. Математическое моделирование - использование моделей по физической природе, отличающихся от моделируемых объектов, но имеющих сходное математическое описание. Натурное и физическое моделирование можно объединить в один класс моделей физического подобия, так как в обоих случаях модель и оригинал одинаковы по физической природе.

Математическое моделирование гидравлических процессов заключается в описании их с помощью системы уравнений, называемых математической моделью процесса, и исследования зависимостей их решений от изменения исходных параметров. Математическое моделирование дает возможность учета совместного действия сил различной физической природы.

Изучение физического явления производится на модели, находящейся в определенном соответствии с изучаемым объектом оригиналом. В начальной стадии постановки экспериментальных исследований модель выполняет в основном отображающие функции. В процессе исследований модель может выражать некоторые функции прогностического характера, полученные по результатам исследований на модели, то есть по результатам моделирования особенностей поведения оригинала в ситуациях иных, нежели те, на которых строилась модель. Для того, чтобы полученные посредством моделирования результаты перенести на оригинал с целью предсказания его свойств или характеристик, необходимо установить правила соответствия между оригиналом и моделью, то есть определенные правила перехода от параметров, характеризующих модель к параметрам, характеризующим оригинал. Эти правила называются законами подобия или критериями подобия.

Лабораторные исследования часто по условиям ограниченных размеров имеющихся бассейнов и гидравлических лотков приходится выполнять на моделях относительно малых или искаженных масштабов. Поэтому для получения достоверных данных при переносе на натурные условия большое значение имеет выбор масштаба моделирования и обеспечение условий моделирования.