GIAO TRINH BAI 4 MOHINH VAT LY

MÔ HÌNH VẬT LÝ Mực nước dòng chảy Định nghĩa khái niệm • • • • Mô hình vật lý (tỷ lệ) • • • • − mô hình dòng chảy pha, Các mô hình vật lý − Các mô hình dòng chảy rối (như LES, DES, SST), − mô hình xạ, mô hình khí thực, mô hình cháy nổ phản ứng hoá học (NOx, soot…), − mô hình dòng hở, − mô hình khí tự nhiên, − hay mô hình khác người dùng định nghĩa Mô hình vật lý ~ Phòng thí nghiệm • • • • • • • • mô hình vật lý hệ vật lý mô lại (thông thường với kích cỡ thu nhỏ) cho lực chủ yếu tác dụng lên hệ mô mô hình tỷ lệ xác với hệ vật lý thực tế -NX: + khó có định nghĩa tổng quát +định nghĩa toàn diện, bao hàm hầu hết công việc thí nghiệm Vì cần mô hình vật lý? • • • • • • • •  Sự hạn chế quy mô phạm vi toán nghiên cứu dùng phương pháp giải tích  Các lời giải giải tích thường kèm khó khăn lớn toán học Với tượng phức tạp  thực Mô hình toán Tích phân ? Điều kiện biên ? Mô hình hóa chuẩn xác • •  Mô hình vật lý công cụ chuẩn xác để dự đoán tượng vật lý Đặt toán, thiết kế, định tỷ lệ mô hình thiết kế sai Các phương pháp, công cụ tinh vi + = Những dự đoán sai mô hình định sai tỷ lệ ~ thước kẻ chia sai độ • • -Hình dung rõ ràng Bức tranh chất tượng - Tìm cách phân tích định tính tổng quát Kè chắn sóng Các chức • • • • • • • • • • Tìm hiểu sâu tính chất tượng chưa hiểu rõ tiên đoán biểu hiện, biến đổi nguyên mẫu thông qua mô đặc trưng & lực thực tế tác dụng lên nguyên mẫu khả tối đa  Thu thập đo đạc để khẳng định/phủ định kết lý thuyết kiểm chứng phát triển mô hình toán Thu thập đo đạc để nghiên cứu tượng phức tạp cách tiếp cận lý thuyết Ví dụ • • • • • • sóng vỡ (các chuyển động rối); - công trình biển (hố xói) -sóng phi tuyến dòng đều; - tương tác sóng phi tuyến - ổn định củ a đập phá sóng đá đổ -bùn cát lơ lửng khu vực đáy gợn sóng • • • • • • • Có thể tiếp cận thông qua nhóm không thứ nguyên, thường gọi số hạng Pi (π) Phương pháp chứng minh hiệu • VD: Số Froude (Fr), chứng tỏ số hạng Pi phổ biến hữu hiệu hầu hết vấn đề thí nghiệm với dòng chảy kênh hở Phân tích thứ nguyên • • • • • • • Phân tích thứ nguyên ngành khoa học sử dụng để diễn giải tượng phức tạp mối quan hệ hữu ích • Mỗi vấn đề thí nghiệm đuợc định nghĩa đơn giản hoá cách ứng dụng phân tích thứ nguyên với số bước định • Lý thuyết Pi Buckingham • • • • • • “Nếu phương trình có k biến đơn vị, đơn giản hoá quan hệ (k-r) số hạng không thứ nguyên độc lập, r số đơn vị quy chiếu tối thiểu cần thiết để mô tả biến” • • • Khi xem xét tập hợp k biến, mối quan hệ số hạng Pi thường có dạng: Nghiên cứu mô hình vật lý tỷ lệ có khả tiên đoán biểu nguyên mẫu với số điều kiện cụ thể • Bất kỳ vấn đề diễn giải số hạng Pi Do mô hình định thông số tương tự nguyên mẫu, mối quan hệ tương tự cho mô sau: Mô hình hóa • • • • Vấn đề nghiên cứu có liên quan tới hai số • • thể sử dụng để tiên đoán biểu hệ hạng Pi  cần xây dựng mô hình để tiên đoán đặc trưng riêng biệt • Một mô hình (vật lý tỷ lệ), theo định nghĩa, làmột mô hệ vật lý thực tế, có theo số khía cạnh thích đáng Thông số không thứ nguyên • Độ ngập: (Loss) • Số Froude: (Flow condition) • Hệ số lưu lượng(Discharge capacity) Hệ số lưu lượng (Cd) Mô hình dòng chảy đơn giản: – phương trình Sự tương tự • • • • • • • • Yêu cầu để tương tự (hay quy tắc mô hình hoá) thiết kế vận hành mô hình điều kiện cho: Mỗi số hạng Pi (trừ số hạng Pi chứa biến cần tiên đoán) mô hình phải với số hạng Pi tương ứng nguyên mẫu • • • Cùng với giả thiết dạng hàm  nhau, dẫn tới phương trình tiên đoán cần thiết có dạng: Phương trình thể giá trị đo 1m thí nghiệm với MHVL cần phải với giá trị 1 tương ứng nguyên mẫu ... • • • • sóng vỡ (các chuyển động rối); - công trình biển (hố xói) -sóng phi tuyến dòng đều; - tương tác sóng phi tuyến - ổn định củ a đập phá sóng đá đổ -bùn cát lơ lửng khu vực đáy gợn sóng Mô... • • -Tổng hợp toàn phương trình đặc trưng trình mà không cần giả thiết đơngiản hóa MH toán - Kích thước nhỏ => đo đạc dễ dàng, chi phí thấp, có khả tiến hành đo đạc nhiều điểm đồng thời -Dễ dàng... vi + = Những dự đoán sai mô hình định sai tỷ lệ ~ thước kẻ chia sai độ • • -Hình dung rõ ràng Bức tranh chất tượng - Tìm cách phân tích định tính tổng quát Kè chắn sóng Các chức • • • • • •