Моделирование процесса бурения
Известные методымоделирования условно можно подразделить на следующие две основные группы:
• материальное (предметное);
• абстрактное (абсолютное)
В свою очередь материальноемоделирование включает в себя:
• физическое (сохраняется природа объекта);
• предметно-математическое;
• натурное;
• аналоговое.
Абстрактное моделирование состоит из:
• знакового;
• интуитивного (мысленного);
• логико-математического.
Применение различных методов моделирования на первых этапах носит обычно познавательный характер. После интерпретации результатов исследований приступают ко второй фазе - переходу к моделированию конкретных условий с целью получения ряда количественных характеристик.
Под моделью понимается мысленно, условно или материально реализованный объект, который отражает основные характеристики реального объекта, замещая его так, что изучение последнего дает новую информацию о нем.
Модель(по латыни - мера, норма, образец) может выступать гносеологическим заместителем оригинала на следующих уровнях:
• на уровне структур;
• на уровне элементов;
• на уровне результатов;
• на уровне функций или поведения.
Модели бывают предметные или материальные и идеальные или абстрактные. Модель строится на основании логических, аналитических и экспериментальных исследований.
Сложные объекты могут быть подразделены на подсистемы (элементы) с установлением их иерархии и связей на различных уровнях иерархии.
Условно все объекты можно подразделить на четыре схемы взаимодействия с внешней средой:
• одномерно-одномерная схема, когда на объект воздействует только один фактор, а выходным параметром является один сигнал;
• одномерно-многомерная схема, отличается от предыдущей тем, что в объекте имеется несколько выходных сигналов;
• многомерно-одномерная схема, характеризуется наличием ряда входных и одним выходным сигналом;
• многомерно-многомерная схема, предполагает воздействие на объект ряда сигналов и наличие ряда выходных сигналов.
Одномерно-одномерная схема взаимодействия статически стационарного детерминированного объекта с внешней средой характеризуется тем, что выходной сигнал связан с входным воздействием через постоянный коэффициент:
y=kx и y = y0+kx
где у - выходной сигнал;
х - входное воздействие (сигнал);
k - постоянный коэффициент;
yo - начальное значение выходного сигнала.
ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПОДОБИЯ
Под подобными явлениями понимаются явления, процессы которых имеют одинаковую природу, протекают в условиях, характеризующихся постоянством отношений одноименных физических параметров.
Геометрическое подобие наблюдается в случаях, когда все размеры пространства, занятого изучаемой системой и моделью, будут изменены в определенное число раз.
Кинематическое подобие имеет место, если сходственные точки изучаемой системы и модели, двигаясь по геометрически подобным траекториям, проходят подобные пути в промежутки времени, отличающиеся постоянными множителями.
Динамическое подобие наблюдается в случае, когда массы любых сходственных частиц, соответственным образом расположенные в пространстве и во времени, отличаются друг от друга постоянными множителями.
При моделировании физических процессов целесообразно перейти к безразмерным зависимостям между параметрами изучаемых процессов.
У подобных явлений критерии подобия одинаковы.
Физическое моделирование сводится к решению двух самостоятельных задач:
1. Установить параметры модели таким образом, чтобы ее рабочий процесс был подобен натурному.
2. По результатам исследования модели рассчитать параметры или характеристики натурного процесса.
Приведем наиболее широко используемые критерии подобия.
