Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Теоретические основы водного транспорта леса

Корпачев В. П.,

8.1 Методы моделирования

В настоящее время при изучении взаимодействия лесосплавных объектов и сооружений с внешней средой наряду с теоретическим методом широко используется метод исследования на модели. Расчеты, связанные с лесосплавными объектами (лесозадерживающие, лесонаправляющие рейдовые сооружения, суда, плоты, пучки, бревна и др.), производятся по зависимостям, в которые, как правило, входят параметры и константы, найденные из опытов с моделями объектов.

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 исследова ния 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  специальныхустановках, сохраняющих природу явлений, но воспроизводящих явления в количественно измененном масштабированном виде.

3.  Математическое моделирование – использование моделей пофизической природе, отличающихся от моделируемых объектов, ноимеющих сходное математическое описание. Натурное и физическоемоделирование можно объединить в один класс моделей физическогоподобия, так как в обоих случаях модель и оригинал одинаковы пофизической 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 пове дения 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 масшта бов. Поэтому для получения достоверных данных при переносе на на турные условия большое значение имеет выбор масштаба моделирова ния и обеспечение условий моделирования.

Исследования на модели гидродинамического взаимодействия лесосплавных объектов с водной средой можно разделить на:

1) моделирование  чисто гидравлических процессов, например, исследование гидравлических параметров потока при установке запани, устройство прорезей на перекатах, истечение жидкости из насадок гидроускорителей;

2) моделирование с целью определения сопротивления воды движению лесотранспортных единиц – бревен, пучков, плотов;

3) моделирование гидродинамического взаимодействия лесонаправляющих и лесозадерживающих сооружений с водной средой;

4) моделирование воздействия волновых нагрузок на лесосплавные объекты.