к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Теория подобия

Подобия теория - учение об условиях подобия физ. явлений. П. т. основана на учении о размерностях физ. величин (см. Размерностей анализ)и служит основой моделирования. П. т. устанавливает критерии подобия разл. физ. явлений, позволяющие с их помощью изучать свойства самих явлений. Явные и неявные функциональные связи между критериями подобия, к-рые получают с помощью П. т. (т. н. критериальные зависимости) способствуют пониманию сложных фпз. процессов и помогают интерпретировать результаты как эксперим. исследований, так и числ. расчётов, объём к-рых прогрессивно возрастает по мерс развития чпсл. методов и совершенствования ЭВМ. П. т. позволяет формулировать фнз. закономерности и извлекать идеи из огромной массы расчётных или эксперпм. результатов.
Физ. процесс (явление) может определяться полем характеризующих его физ. величин15061-120.jpg т. е. распределением этих величин в пространстве с координатами х1, х2, х3 и во времени t:

15061-121.jpg

В безразмерной форме поле описывается зависимостью

15061-122.jpg

где безразмерная зависимая переменная15061-123.jpgможет представлять собой либо отношение15061-124.jpgк нек-рому характерному её значению15061-125.jpg либо безразмерную комбинацию, в к-рую обязательно входит величина15061-126.jpg То же относится к безразмерным величинам15061-127.jpg Переход к безразмерным переменным позволяет устанавливать подобие полей физ. величины.
Физ. явления, процессы или системы подобны, если в сходственные моменты времени в сходственных точках пространства значения переменных величин, характеризующих состояние одной системы, пропорц. соответствующим величинам другой системы. Физ. подобие является обобщением элементарного и наглядного понятия геом. подобия, при к-ром существует пропорциональность (подобие) сходственных геом. элементов подобных фигур или тел. При фпз. подобии поля соответствующих (одноимённых) параметров двух систем подобны в пространстве и во времени. Напр., при кинематич. подобии существует подобие полей скорости для двух рассматриваемых движений; при динамич. подобии реализуется подобие систем действующих сил или силовых полей разл. фпз. природы (сил тяжести, сил давления, сил вязкости и т. п.); механич. подобие (подобие двух потоков жидкости или газа, подобие двух упругих систем и т. п.) предполагает наличие геом., кинематич. и динампч. подобий; при подобии тепловых процессов подобны соответствующие поля температур и тепловых потоков, при электродинамич. подобии - поля токов, нагрузок, мощностей, эл--магн. сил. Все перечисленные виды подобия - частные случаи физ. подобия.
Физ. процесс полностью описывается нек-рой (замкнутой в матем. смысле) системой осн. ур-ний, т. е. системой зависимостей между фпз. величинами вида

уi = fi(x1,x2,....xn),

где уi - искомая (неизвестная) переменная, xj - независимые переменные. Величины xjразбиваются на две группы: в первую (х1, x2, ..., xk)входят k определяющих величин с независимыми размерностями, а во вторую (yi, xk+1,...,xn) - величины, размерности к-рых выражаются через размерности величин первой группы. В силу т. н. П-теоремы всякая зависимость размерной фпз. величины от размерных определяющих параметров может быть представлена в виде зависимости безразмерной величины П от безразмерных комбинаций определяющих параметров Пi2,...,Пn-k, причём число этих безразмерных комбинаций n - k меньше, чем общее число размерных определяющих параметров, на число определяющих параметров с независимыми размерностями. Числ. значения безразмерных величин П1, П2,...,Пn-k при переходе от одной системы единиц измерений к другой (внутри данного класса явлений) остаются неизменными. Безразмерные комбинации определяющих параметров являются подобия критериями. Любая комбинация из критериев подобия также представляет собой критерий подобия, но существенными для построения функциональных (критериальных) зависимостей являются лишь п - k независимых критериев подобия.
Напр., установившееся обтекание тела произвольной формы (самолёт, подводная лодка) потоком несжимаемой вязкой жидкости определяется (при скоростях, не близких к скорости звука) характерным размером тела l, скоростью v невозмущённого потока далеко впереди тела и кинематич. коэффициентом вязкости жидкости v. Т. к. в системе СИ v измеряется в м2/с, т. е. его размерность выражается через размерности l и v, то из трёх размерностей определяющих параметров м, м/с, м2/с лишь две независимые. Т. о., п = 3, k = 2, п - k = 1, т. е. имеется лишь один безразмерный критерий подобия - Рейнольдса число Re = vl/v. Все безразмерные параметры, характеризующие обтекание тела, являются функциями этого критерия, напр. безразмерные аэродинамические коэффициенты лобового сопротивления Схаи подъёмной силы Суа. Если эти коэф. определяются путём испытания моделей в аэродинамич. трубах или гидротрубах, то необходимо, чтобы величина Re при испытаниях модели, геометрически подобной натурному объекту, была такой же, как при движении натурного объекта.
Два физ. процесса или явления подобны, если по заданным характеристикам одного можно получить характеристики другого простым пересчётом, к-рый аналогичен переходу от одной системы единиц измерения к другой. Для осуществления пересчёта необходимы коэф. пропорциональности (коэф. подобия) - "переходные масштабы". Размерные физ. параметры, входящие в критерии подобия, могут принимать для подобных систем сильно различающиеся значения, одинаковыми должны быть лишь безразмерные критерии подобия. Это свойство подобных систем и составляет основу моделирования.
С развитием исследований сложных физ. и физ--хим. процессов, включающих механич., тепловые, хим. и иные явления, развиваются и методы П. т. для этих процессов; напр., устанавливаются условия подобия процессов трения и износа узлов и деталей машин, кинетики физ--хим. превращений, подобия и моделирования планетных атмосфер и др.
Если в рассматриваемых физ. явлениях или системах существует равенство не всех, а лишь нек-рых независимых критериев подобия, то говорят о неполном, или частичном, подобии. Такой случай наиб. часто встречается на практике. При этом важно, чтобы влияние критериев, равенство к-рых не соблюдается, было незначительно или малосущественно на протекание рассматриваемых физ. процессов.
Практич. применения П. т. весьма обширны. Она даёт возможность предварительного качественно-теоретич. анализа и выбора системы определяющих параметров сложных физ. явлений. П. т. - основа для правильной постановки экспериментов и обработки их результатов. В сочетании с дополнит. соображениями, полученными из ур-ний, описывающих физ. явление, из экспериментов или числ. расчётов, П. т. приводит к новым существенным результатам.

Литература по теории подобия

  1. Седов Л. И., Методы подобия и размерности в механике, 10 изд., М., 1987;
  2. Дьяконов Г. К., Вопросы теории подобия в области физико-химических процессов, М., 1976;
  3. Биркгофф Г., Гидродинамика. Методы. Факты. Подобие, пер. с англ., М., 1963;
  4. Гухман А. А., Введение в теорию подобия, 2 изд., М., 1973;
  5. Веников В. А., Теория подобия и моделирование (применительно к задачам электроэнергетики), 2 изд., М., 1976;
  6. Баренблатт Г. И., Подобие, автомодельность, промежуточная асимптотика, 2 изд., Л., 1982;
  7. Кутателадзе С. С., Анализ подобия и физическое моделирование, Новосиб., 1986.

С. Л. Вишневецкий

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
Рыцари теории эфира
 03.07.2020 - 19:00: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
03.07.2020 - 18:59: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> Биологическая безопасность населения - Карим_Хайдаров.
03.07.2020 - 14:17: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> КОЛЛАПС МИРОВОЙ ФИНАНСОВОЙ СИСТЕМЫ - Карим_Хайдаров.
03.07.2020 - 11:23: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от проф. В.Ю. Катасонова - Карим_Хайдаров.
03.07.2020 - 11:16: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> КОМПЬЮТЕРНО-СЕТЕВАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ДЛЯ ВСЕХ - Карим_Хайдаров.
03.07.2020 - 09:27: ПЕРСОНАЛИИ - Personalias -> WHO IS WHO - КТО ЕСТЬ КТО - Карим_Хайдаров.
02.07.2020 - 16:28: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Пламена Паскова - Карим_Хайдаров.
02.07.2020 - 06:41: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вячеслава Осиевского - Карим_Хайдаров.
01.07.2020 - 20:06: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Владимира Васильевича Квачкова - Карим_Хайдаров.
01.07.2020 - 05:39: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ПРАВОСУДИЯ.НЕТ - Карим_Хайдаров.
01.07.2020 - 04:20: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> РАСЧЕЛОВЕЧИВАНИЕ ЧЕЛОВЕКА. КОМУ ЭТО НАДО? - Карим_Хайдаров.
30.06.2020 - 19:53: СОВЕСТЬ - Conscience -> РУССКИЙ МИР - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research Institution home page

Bourabai Research - Технологии XXI века Bourabai Research Institution