Понятие о гидродинамическом подобии и критери о подоб

3. 
   1 Общие сведения Уравнения, необходимые для расчетов процессов, можно получить на основе только теоретического анализа. Чаще всего выполнение этой задачи сводится составлению и решению дифференциальных уравнений на основе общих законов физики, химии и т.д. (например, вывод уравнения Бернулли). Дифференциальные уравнения, как правило, описывают целый класс однородных явлений. Для выделения конкретного явления их ограничивают дополнительными условиями, т.н. условиями однозначности. Условиями однозначности являются: размеры и форма системы; существенные для данного процесса константы веществ; начальные условия, в т.ч. начальные скорость, температура, давление и т.д.; граничные условия, которые характеризуют состояние системы на ее границах, например, скорость жидкости, равная нулю на стенке трубы. Дифференциальные уравнения следует решать в совокупности с условиями однозначности. Многие процессы химической технологии характеризуются большим числом переменных, сложны в описании. Поэтому зачастую существует возможность дать лишь математическую формулировку задачи и установить условия однозначности. Полученные дифференциальные уравнения невозможно решить на основе существующего математического аппарата (например, уравнение Навье-Стокса). Зачастую протекание одних процессов (теплообмен) осложнено другими (движение потоков). Поэтому для некоторых процессов не удается даже составить корректные дифференциальные уравнения. Теоретический вывод расчетных зависимостей в таких случаях крайне затруднен. При этом для решения проблемы прибегают к экспериментальному исследованию процессов с целью установления взаимосвязи между существенными для этих процессов параметрами и величинами. На основе опытных данных получают эмпирические уравнения, пригодные к использованию в инженерной практике. Однако эти уравнения носят частный характер. Наиболее плодотворна такая экспериментальная работа, которая позволяет обобщать результаты опытов и распространять их на более широкий круг явлений, на круг явлений, подобных изученному. Это удается сделать при обработке опытных данных с использованием методов теории подобия. Теория подобия – метод научного обобщения эксперимента. Применение методов подобия позволяет проводить опыты на значительно меньших моделях, исключая использование вредных веществ и жестких условий. Методы теории подобия лежат в основе.
   

3. При изучении движения реальных жидкостей встречается много трудностей потому, что на характер движения влияют многие факторы. Первым этапом изучения процесса является отбор определяющих этот процесс факторов, то есть выявление факторов, влияющих на изучаемый процесс, и исключение из рассмотрения тех из них, которые оказывают пренебрежимо малое влияние.
Следующий этап изучения – это установление зависимости интересующей величины от системы выбранных определяющих параметров. Этот этап может решаться двумя путями: аналитическим, основанным на законах физики, и экспериментальным. Первый путь применим лишь для ограниченного числа задач и при том обычно лишь для упрощенных моделей явлений. Экспериментальный путь изучения в принципе может учесть многие факторы, но он требует научно обоснованной постановки опытов, планирования эксперимента, ограничение его объема необходимым минимумом и систематизации результатов опытов. При этом часто опыты проводятся не с реальными явлениями, а с их моделями, так как параметры реальных явлений часто бывают неудобными для их изучения в лаборатории. Например, неудобно изучать в лабораторных условиях течение нефти в магистральном нефтепроводе из-за его большого диаметра, больших и очень мощных насосных установок, пожароопасности жидкости и т.п. Таким образом, необходимо принять обоснованные параметры модели. Эти задачи позволяет решить теория гидродинамического подобия. Гидродинамическое подобие складывается из трех составляющих: геометрического, кинематического и динамического подобия.