Виды моделирования; механическое моделирование, критерии подобия

Моделирование — исследование объектов познания на их моделях; построение и изучение моделей реально существующих объектов, процессов или явлений с целью получения объяснений этих явлений, а также для предсказания явлений, интересующих исследователя.

В силу многозначности понятия «модель» в науке и технике не существует единой классификации видов моделирования: классификацию можно проводить по характеру моделей, по характеру моделируемых объектов, по сферам приложения моделирования (в технике, физических науках, кибернетике и т. д.).

виды моделирования:

- концептуальное моделирование, при котором совокупность уже известных фактов или представлений относительно исследуемого объекта или системы истолковывается с помощью некоторых специальных знаков, символов, операций над ними или помощью естественного или искусственного языков;

- физическое (натурное) моделирование, при котором модель и моделируемый объект представляют собой реальные объекты или процессы единой или различной физической природы, причем между процессами в объекте-оригинале и в модели выполняются некоторые соотношения подобия, вытекающие из схожести физических явлений;

- структурно-функциональное моделирование, при котором моделями являются схемы (блок-схемы), графики, чертежи, диаграммы, таблицы, рисунки, дополненные специальными правилами их объединения и преобразования;

- математическое (логико-математическое) моделирование, при котором моделирование, включая построение модели, осуществляется средствами математики и логики;

- имитационное (компьютерное) моделирование, при котором логико-математическая модель исследуемого объекта представляет собой алгоритм функционирования объекта, реализованный в виде программного комплекса для компьютера.

Механическое моделирование конструкций  в поле силы тяжести накладывает ограничения на выбор материала и размеров модели.

В настоящей работе основное внимание будет уделено механическому моделированию  и моделированию тех физических процессов и явлений, которые оказывают влияние на прочность и долговечность конструкций.

Для определения температурных напряжений на фотоупругих моделях применяется эффективный метод механического моделирования температурных напряжений  . По известному температурному полю в элементах модели механическим путем создаются и замораживаются свободные температурные деформации. Затем элементы склеивают и модель размораживают, т.е. второй раз нагревают до температуры высокоэластичного состояния и охлаждают. При этом в модели создаются напряжения, подобные температурным напряжениям в натурной конструкции.

На основании приведенного анализа условий моделирования можно констатировать, что использование метода механического моделирования  при экспериментальных исследованиях особенностей процесса расширения опережающего ствола скважины является вполне обоснованным.

Неравноценность обоих методов приводит, например, к тому, что при механическом моделировании малых деформаций тела  на основе соответствия расширенного подобия равенство относительных деформаций модели и натуры оказывается необязательным. Масштаб моделирования деформаций здесь может быть выбран произвольно, что представляет собой отступление от метода классического подобия.

Для того, чтобы приблизиться к истинным условиям работы системы, часто прибегают одновременно к электрическому и механическому моделированию  .

Критерий подобия — безразмерная величина, составленная из размерных физических параметров, определяющих рассматриваемое физическое явление. Равенство всех однотипных критериев подобия для двух физических явлений и систем — необходимое и достаточное условие их физического подобия.

Критерии подобия, представляющие собой отношения одноимённых физических параметров системы (например, отношения длин), называются тривиальными и при установлении определяющих критериев подобия обычно не рассматриваются: равенство их для двух систем является определением физического подобия. Нетривиальные безразмерные комбинации, которые можно составить из определяющих параметров, и представляют собой критерии подобия.