13. Содержание работ по созданию моделей объектов и их исследования численными методами решения уравнений.

Моделирование – воспроизводство свойств объекта познания на специально устроенном аналоге-модели.

Метод моделирования – изучение явления с помощью моделей.

Моделирование может быть математическим и физическим.

Физическое моделирование основано на замене одного физического объекта другим в тех случаях, когда эти объекты описываются аналогичными математическими выражениями. В технике широко используется электротепловая технология. Объемное электрическое поле и объемное тепловое поле описывается одним и тем же уравнением.

Математическое моделирование производится при описании физических процессов уравнениями или системой уравнений. Исследование модели производится средствами математики, а ограничением является сложность математического описания объектов и невозможность для многих сложных моделей получить аналитическое решение. Численное моделирование в основном ограничивается уровнем вычислительной техники.

Искусственные эксперименты подразделяются на лабораторные и промышленные. Трудоемкие лабораторные эксперименты должны выполняться с привлечением теории планирования экспериментов и статистической обработки.

Математические модели позволяют исследовать явления количественно. Математическая модель может быть представлена в виде функции, уравнения, в виде системы уравнений, дифференциальных или интегральных уравнений.

Использование математических моделей является одним из основных методов современного научного исследования.

Содержание работ включает:

1. Разработка математической модели

2. Создание алгоритма решения

3. Отладка этих программ

4. Проведение численного моделирования

5. Контроль решений

6. Обработка результатов

14. Содержание работ по экспериментальному исследованию работ.

В основе экспериментального исследования лежит эксперимент, представляющий собой научно поставленный опыт или наблюдение явления в точно учитываемых условиях, позволяющих следить за его ходом, управлять им, воссоздавать его каждый раз при повторении этих условий. От обычного, обыденного, пассивного наблюдения эксперимент отличается активным воздействием исследователя на изучаемое явление.

Эксперименты подразделяют на натурные и модельные.

Эксперименты бывают:

1. естественные;

2. искусственные:

   • промышленные

   • лабораторные

   • модельные.

Лабораторные эксперименты – это всегда работа с изолированным объектом, поэтому влияние многих внешних факторов исключается.

Поисковые эксперименты - определение области существования явлений.

Факторные эксперименты - количественное описание взаимосвязей в объекте и с внешней средой.

План программа эксперимента.

1. Тема.

2. Рабочая гипотеза.

3. Методика эксперимента.

4. Перечень материалов, приборов и т.п.

5. Исполнители.

6. Календарный план.

7. Смета затрат.

8. Техническое задание на проектирование нестандартного оборудования.

Подготовка и проведение эксперимента

- стадия включает в себя: постановку задачи исследования, выбор методики исследования, определение, подбор кадров, составление сметы работ и план графика работ. От этого этапа во многом зависит конечный результат, поэтому здесь должны работать высококвалифицированные специалисты;

- стадия проведения эксперимента.

В зависимости от того реальный или модельный эксперимент есть отличия.

Содержание работ включает:

1. Определение методики

2. Подготовка материальной базы

3. Отладка измерительных систем

4. Планирование экспериментов

5. Эксперимент

6. Обработка результатов

15. Преимущества и недостатки вариантов теоретических и экспериментальных исследований объектов. (есть дополнение в вопросе 10)

Теоретические исследования должны быть творческими.

Теоретическое исследование объекта:

“+” используется теория подобия основана на том факте, что разные физические процессы описываются одним и тем же математическим выражением. Отсюда, можно моделировать разные физические объекты и переносить свойства с одного объекта на другой, не затрачивая материальные и средства и время на проведение экспериментов.

“-” Если физические свойства среды сильно изменяются, теория подобия становится неприемлемой. Экспериментальное исследование объекта:

“+”- Критерии правильности

“+” Наглядное выявляется поведение объекта исследуемого образца в реальных условиях. Использование метода черного ящика позволяет получать зависимость между входными и выходными параметрами, не имея достаточного представления о том, что реально происходит в объекте.

“-” Часто большие материальные и временные затраты на проведение опыта. Сложность получения наиболее точных данных из-за погрешностей вносимых различными факторами.