Основы теории подобия

Основы теории подобия.

При изучении различных физических явлений применяют два мето­да исследований:экспериментальныйи теоретический(илиметод ма­тематической физики).Достоинством экспериментального методаисследования является достоверность получаемых результатов. Основной недостаток экспериментального метода исследования заключается в том, что результаты данного эксперимента не могут бить использованы применительно к другому явлению, которое в деталях отличается от изученного. Следовательно, при экспериментальном методе каждый конкретный случай должен служить самостоятельным объектом изучения. Последнее обстоятельство является органическим недостатком экспе­риментального метода исследований.
Второй метод исследования для нахождения количественных зави­симостей широко применяется современной наукой и рассматривается в математической или теоретической физике. Суть этого методасостоит в том, что изучаемое физическое явление описывается дифференциальным уравнением (или системой уравнений), т.е. составляется математическая модель этого явлений. Так как при этих урав­нений используются самые общие законы природы, то дифференциальное уравнение (или система уравнений) является математической моделью целого класса явлений. Под классомпонимается такая совокупность явлений, которая характеризуется одинаковым механизмом процессов и одинаковой физической природой. Для того, чтобы однозначно опи­сать единичное явление, входящее в класс явлений, необходимо к диф­ференциальному уравнению (или системе уравнений) добавить условия однозначности. В большинстве случаев и, в частности, при описании конвективного теплообмена из-за сложности изучаемых явлений найти решение, удовлетворяющее системе дифференциальных уравнений и усло­виям однозначности, невозможно. Следовательно, если недостатком экспериментального метода исследования является невозможность распространения результатов, полученных в данном опыте , на другие явления, отличающиеся от изученного, то недостатком математической физики является невоз­можность перейти от класса явлений, характеризуемых дифференциальными уравнениями и условиями однозначности, к конкретному единичному явлению. Каждый из этих методов в отдельности не может быть эффективно использован для решения практических задач.
Если положительные стороны математического и эксперименталь­ного методов исследования объединить в целое, то полу­чим универсальный аппарат изучения различиях явлений природа. Такое объединение обоих методов осуществляется теорией подобия.