b) Sự chuyển động của các hạt vật liệu trong buồng trộn
2.3.2. Mô hình, bản chất và các dạng mô hình
Mô hình là một trong những phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm hiện đại dùng để nghiên cứu các hiện tƣợng khác nhau. Phƣơng pháp mô hình dùng để xác định quá trình xảy ra và thiết lập mối quan hệ nghiên cứu hệ thống. Khả năng tạo ra hệ thống mang tính tƣơng tự đƣợc hình thành bởi sự thống nhất vật chất của các quá trình với những hiện tƣợng vật lý khác nhau.
Mục đích và ý nghĩa của phƣơng pháp mô hình bao gồm đánh giá về mặt định tính và định lƣợng các loại mẫu máy theo kết quả thực nghiệm trên mô hình.
Mô hình không phải là phƣơng pháp dùng riêng trong một vài ngành khoa học kỹ thuật, mà là phƣơng pháp phổ biến dùng để nghiên cứu khoa học, cho phép xác định và giải thích những qui luật tổng quát của hiện tƣợng.
Để mô hình hoá thƣờng làm thí nghiệm nhằm dự đoán những đặc tính của một số hệ thống cơ bản. Mô hình là quá trình tạo ra đối tƣợng nghiên cứu, mà đối tƣợng này sẽ thay thế đối tƣợng nghiên cứu thực.
Khái niệm về đồng dạng và mô hình liên quan chặt chẽ với nhau, vì mỗi đồng dạng trả lời một mô hình. Với ý nghĩa đó, phân loại đồng dạng và mô hình là thống nhất, mặc dù mô hình đƣợc coi nhƣ công cụ thực tế tạo ra trên cơ sở đồng dạng. Mô hình có thể là đồng dạng hoàn toàn, không hoàn toàn và gần đúng.
Mô hình vật lý (đồng dạng) là mô hình dùng để nghiên cứu hiện tƣợng trong dạng thực và bảo đảm điều kiện vật lý của mô hình.
Mô hình vật lý cho khả năng kiểm tra lại lý thuyết, làm chính xác hơn các công thức toán học và nhận đƣợc các kết quả thức nghiệm, kiểm tra và giải thích những cơ cấu làm việc của máy móc đƣợc thiết kế, chế tạo, đề ra sơ đồ các quá trình công nghệ đạt kết quả hơn, xác định đặc điểm chung của các quá trình khác nhau.
Những ƣu điểm của mô hình vật lý (đồng dạng)
- Đƣa ra một cách đầy đủ và chính xác tính chất của hệ thống động học;
- Đảm bảo độ chính xác các quá trình nghiên cứu và làm đơn giản cách mô tả toán học; - Tạo điều kiện để thay đổi một số thông số trong mô hình với giới hạn rộng hơn
so với môi trƣờng thực.
Dùng mô hình đồng dạng vật lý trong máy móc cơ điện nói chung và đối với máy sản xuất vật liệu nói riêng, có thể thực hiện với đối tƣợng thực (cơ cấu làm việc của máy hoặc toàn máy…) để nghiên cứu mô hình. Vì vậy mô hình có thể lớn hơn, bằng hoặc nhỏ hơn vật thực.
Quá trình mô hình hoá gồm:
- Đối tƣợng nghiên cứu;
- Giải thích các bài toán đặt ra; - Thực nghiệm trên mô hình;
- Xử lý kết quả thực nghiệm và nhận đƣợc lời giải bài toán.
Những giai đoạn chính bao gồm:
- Thiết lập bài toán, xác định tính chất cụ thể và quan hệ đối với đối tƣợng nghiên cứu;
- Xác định mối quan hệ trực tiếp của đối tƣợng nghiên cứu; - Chọn mô hình;
- Nghiên cứu mô hình theo tính chất, qui luật và thông số; - Giải thích kết quả thu đƣợc qua mô hình;
- Kiểm tra độ chính xác qua mô hình cũng nhƣ qua vật thực.
Nhiệm vụ của mô hình vật lý:
- Xác định các quá trình cơ bản của hệ thống;
- Xác định qui luật của mô hình và hệ số tỷ lệ của đặc điểm của hệ thống; - Tạo ra các thiết bị thực nghiệm;
- Đánh giá độ tin cậy.
2.3.3.Chuẩn số đồng dạng
Cơ sở của mô hình hoá là sự đồng dạng của đối tƣợng đƣợc tổng quát theo những phƣơng trình, công thức và đƣợc gọi là chuẩn số đồng dạng. Những tập hợp này bao gồm các thông số vật lý đặc trƣng cho đối tƣợng nghiên cứu. Vì vậy lý thuyết đồng dạng là học thuyết về phƣơng pháp nghiên cứu hiện tƣợng, thể hiện bởi những tập hợp không thứ nguyên.
Những qui luật tổng thể của đại lƣợng ban đầu thƣờng đƣa đến hiều phƣơng trình phi tuyến phức tạp, điều này không cho phép xác định mối quan hệ cụ thể
lƣợng chung, tƣơng ứng với hiện tƣợng vật lý của đối tƣợng xem xét. Lý thuyết đồng dạng cho phép dẫn ra những đặc trƣng tổng quát dùng để nghiên cứu hiện tƣợng. Đặc tính chung có thể đƣợc xem nhƣ là đại lƣợng thay đổi theo bƣớc của quá trình diễn ra. Sự phụ thuộc hàm số vào đặc trƣng tổng thể (chuẩn số đồng dạng) là phƣơng trình chuẩn số. Chuẩn số đồng dạng thể hiện bản chất lý thuyết đồng dạng và có thể biểu diễn bằng:
- Chuẩn số đồng dạng thông số: Mô tả quan hệ không thứ nguyên các thông số kích thƣớc.
- Chuẩn số đồng dạng giải tích: là tập hợp những quan hệ không thứ nguyên của các đại lƣợng vật lý (Chuẩn số đồng dạng Niu tơn-Ne; Chuẩn số Râynôn-Re; Chuẩn số Frut-Fr và chuẩn số Galilê-Ga)
Theo định lý thứ nhất về đồng dạng, chuẩn số đồng dạng là nhƣ nhau, tức là =idem