Дослідження фізичних процесів та явищ, що відбуваються у діючих промислових об,єктах часто натикаються на подолання труднощів економічного та технічного характеру. Тому, часто удаються до вивчення зазначених явищ на об,єктах меншого розміру, так званих моделей. основні правила конструювання і використання моделей визначаються теорією подібності фізичних величин.
Подібність фізичних величин є узагальненням геометричної подібності. Сформулюємо визначення подібності величин. У геометрії трикутники будуть подібними, якщо їх відповідні сторони пропорційні, тобто ( рис.2.6)
( 2.42 )
де - константа геометричної подібності (масштабний коефіцієнт).
Рисунок 2.6. Подібні трикутники
Таким чином, сторони одного трикутника визначаються через сторони іншого простим помноженням на масштабний коефіцієнт.
Аналогічно, фізичні явища подібні, якщо подібні всі величини, що визначають ці явища, тобто кожна величина одного явища може бути отримана із такої ж величини іншого явища простим помноженням на масштабний коефіцієнт ( подібно зміні розмірів розмірностей, наприклад 1 метр = 10 дециметрів):
( 2.43 )
де та - деякі величини;
- масштабний коефіцієнт.
Необхідно мати на увазі:
- поняття подібність може бути застосоване тільки до явищ якісно однакових, котрі описуються одними і тими ж рівняннями;
- для подібностей фізичних явищ необхідна їх геометрична подібність.
Для теплової подібності двох потоків необхідно, щоб ці потоки були обмежені стінками геометрично подібної конфігурації і щоб по всьому об,єму системи були подібні всі фізичні величини: густина, в,язкість, температура, швидкість та ін., тобто
. ( 2.44)
При цьому кожна фізична величина може мати свою константу
подібності, відмінну від інших.
Всі явища подібні, якщо критерії подібності, що складені із їх однорідних величин, однакові між собою. Наприклад, для гідромеханічної подібності маємо критерії Рейнольдса
( 2.45 )
де
- швідкість;
d – діаметр потоку;
- кінематичний коефіцієнт в,язкості.
Критерії подібності мають нульову розмірність, наприклад,
( 2.46)
де знак позначає, що дана величина має певну розмірність.
