Bài giảng Mô hình và mô phỏng - Chương 4: Mô hình vật lý - Nguyễn Chí Nghĩa

Download

MÔ HÌNH VẬT LÝ

Mực nước và dòng chảy

Định nghĩa và các khái niệm

• Mô hình vật lý (tỷ lệ)

• Các mô hình vật lý

• − Các mô hình dòng chảy rối (như LES, DES, SST),

• − mô hình bức xạ, mô hình khí thực, mô hình

cháy nổ và phản ứng hoá học (NOx, soot…),

• − mô hình dòng chảy 2 pha,

• − mô hình dòng hở,

• − mô hình khí tự nhiên,

• − hay các mô hình khác do người dùng định

nghĩa.

Mô hình vật lý ~ Phòng thí nghiệm

• 1 mô hình vật lý là một hệ vật lý được mô phỏng lại

• (thông thường với kích cỡ được thu nhỏ) sao cho các

lực

• chủ yếu tác dụng lên hệ được mô phỏng ở mô hình

bằng

• một tỷ lệ chính xác với trong hệ vật lý thực tế.

• -NX:

• + khó có một định nghĩa tổng quát

• +định nghĩa trên khá toàn diện, bao hàm hầu hết các

công việc thí nghiệm

•

Vì sao cần mô hình vật lý?

• Sự hạn chế về quy mô và phạm vi bài toán của

các nghiên

• cứu dùng phương pháp giải tích

• Các lời giải giải tích thường kèm

• những khó khăn lớn về toán học.

• Với hiện tượng phức tạp

• không thể thực hiện

•

Mô hình toán

Tích phân ?

Điều kiện biên ?

Mô hình hóa chuẩn xác

• Mô hình vật lý là một công cụ chuẩn xác để

dự đoán

• những hiện tượng vật lý. Đặt bài toán, thiết

kế, định tỷ lệ...

1 mô hì nh

thiết kế sai

Cá c phương phá p,

cô ng cụ tinh vi nhất

Những dự

đoán sai

mô hình định sai tỷ lệ ~ chiếc thước kẻ

chia sai độ

• -Hình dung rõ ràng Bức tranh bản chất của

hiện tượng

• - Tìm cách phân tích định tính tổng quát...

Kè chắn sóng

Các chức năng chính

• Tìm hiểu sâu về tính chất một hiện tượng chưa hiểu rõ

• tiên đoán các biểu hiện, biến đổi của nguyên mẫu

• thông qua mô phỏng các đặc trưng & các lực thực tế tác

• dụng lên nguyên mẫu trong khả năng tối đa có thể

• Thu thập các đo đạc để khẳng định/phủ định một kết quả

• lý thuyết

• kiểm chứng và phát triển các mô hình toán

• Thu thập các đo đạc để nghiên cứu các hiện tượng quá

• phức tạp đối với các cách tiếp cận lý thuyết

•

Ví dụ

• sóng vỡ (các chuyển động rối);

• - công trình biển (hố xói)

• -sóng phi tuyến và dòng đều;

• - tương tác của các sóng phi tuyến

• - sự ổn định củ a đập phá sóng bằng đá đổ

• -bùn cát lơ lửng trên khu vực đáy gợn sóng

Mô hình

Những ưu điểm & nhược điểm

Ưu điểm:

• -Tổng hợp toàn bộ các phương trình đặc trưng

của một quá trình mà không cần các giả thiết

đơngiản hóa của MH toán

• - Kích thước nhỏ => đo đạc dễ dàng, chi phí thấp,

có khả

• năng tiến hành đo đạc nhiều điểm đồng thời

• -Dễ dàng kiểm tra các điều kiện hiếm, cực đoan

• -Quan sát các hiện tượng tận mắt => ấn tượng

định tính,

• tập trung hướng nghiên cứu

Nhược điểm (!)

• Các hiệu ứng tỷ lệ (scale effects)

• do không mô phỏng hết được các tham số bằng các mối

• quan hệ chính xác

• Các hiệu ứng tỷ lệ với chúng ta ~ các giả thiết đối với các

• phân tích lý thuyết

• VD: lực nhớt ( m > n)

• Các hiệu ứng phòng thí nghiệm (lab. effects)

• do không thể mô phỏng các biên & điều kiện biên như

thật

• ảnh hưởng tới quá trình, các giả thiết gần đúng

•

Nhược điểm (tiếp)

• VD: sóng (phản xạ, đa hướng)

• Cần đánh giá và biểu diễn vai trò của các hàm ngoại lực

• và điều kiện biên trong tự nhiên khi đánh giá kết quả mô

• hình

• VD: ứng suất tiếp của gió => dòng tuần hoàn ven bờ MH

vật lý hầu hết đều tốn kém hơn mô hình toán, trừ một

• số ít trường hợp

• Trong độ chính xác cho phép => Kỹ thuật chọn MH toán

Đánh giá chung

• Có khả năng mô hình hóa khá chính xác các quá trình

• trong vùng ven bờ với nhiều vấn đề khác nhau

• Y/c với nhà nghiên cứu: nắm rõ các hiệu ứng tỷ lệ và

hiệu

• ứng PTN

• tận dụng các mô hình để hiểu hơn về các vấn đề chưa

thể

• giải quyết (thỏa đáng) bằng toán học

• có khả năng thay đổi nhiều thông số đầu vào để phân

tích độ

• nhạy => hiểu rõ hơn kết quả thu được

Tương lai của MHVL

• Hiểu rõ hơn về các hiệu ứng tỷ lệ

• Cải tiến các tiêu chí đồng dạng

• Các phương tiện, dụng cụ tốt hơn

• Các mô hình hoạt động tự động

• Hướng nghiên cứu đột phá

Tương tự cơ học

• Các hiện tượng sẽ tương tự cơ học nếu có:

• Tương tự hình học:

Tương tự động học:

Tương tự động lực học:

Tương tự về thuỷ động lực học!

Định luật Newton

• Tỷ lệ thể tích =

Tỷ lệ khối lượng =

Tỷ lệ về lực tác dụng =

Tiêu chuẩn Newton

Tải về để xem bản đầy đủ

50 trang baolam 19481 Free

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Mô hình và mô phỏng - Chương 4: Mô hình vật lý - Nguyễn Chí Nghĩa", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

bai_giang_mo_hinh_va_mo_phong_chuong_4_mo_hinh_vat_ly_nguyen.pptx