2.3.Моделирование химико-технологических процессов.

Для проектирования новых и оптимизации существующих аппаратов необходимо знание в них полей W, p, T и . Определить эти поля можно было бы двумя способами: теоретическим и экспериментальным. Теоретический способ – решение дифференциальных уравнений, составляющих исчерпывающее описание процессов переноса. Задача труднодостижимая. Экспериментальный способ дорогой, трудоёмкий.

В связи с этим в инженерной практике получил подход, называемый моделированием.

Моделирование – это изучение объекта-оригинала с помощью замещающей его модели, включающее построение модели, её исследование и перенос полученных результатов на объект-оригинал.

Объект-оригинал – объект, свойства которого подлежат изучению методом моделирования.

Модель – объект, отражающий свойства оригинала и замещающий его при проведении исследований.

Наибольшее распространение в инженерной практике получило математическое и физическое моделирование.

2.3.1.Математическое моделирование.

Математическое моделирование – исследование процессов или явлений на основе математических моделей.

Математической моделью процессов является исчерпывающее математическое описание процессов переноса. Но эти модели сложные, уравнения, в основном, не решаются. Поэтому их упрощают, путём оценки значимости их членов. Если этот способ невозможен (члены уравнения одного порядка), то сознательно огрубляют исчерпывающее описание процесса. Например, трёхмерное описание приводит к одномерному – от входа в аппарат к выходу. При этом коэффициенты переноса заменяются на неких параметры модели. Отыскание этих параметров, т.е. идентификация модели, проводят путём составления физического и численного экспериментов.

Любая модель неполно отражает оригинал. Поэтому следующим этапом моделирования является проверка адекватности модели – соответствия её моделируемому объекту. Это достигается путём сопоставления результатов моделирования с численным либо физическим экспериментом.

Если модель в недостаточной степени соответствует оригиналу, проводят её коррекцию.

Конечным этапом математического моделирования является использование полученной модели для описания объекта, либо уже существующего, либо проектируемого.

Итак, этапы математического моделирования:

– составление математической модели;

– идентификация модели;

– проверка адекватности модели, при необходимости коррекция;

– использование модели для описания объекта-оригинала.

Современное материальное обеспечение математического моделирования – компьютеры, возможности которых велики.

2.3.2 Физическое моделирование.

Физическое моделирование проводится на основе экспериментального изучения материальных моделей объекта. При этом возникают три проблемы:

- какую модель использовать (форма, размер, среда);

- какие характеристики измерять;

- как перенести результаты исследования с модели на объект.

Эти проблемы решаются с помощью теории подобия, являющейся теоретической основой физического моделирования.