моделирование, метод моделирования физического , применяемый для научных исследований и изучения на моделях свойств (характеристик) инженерных сооружений, находящихся под действием сил тяжести. Чаще всего Ц. м. пользуются при изучении сооружений из грунта или сооружений, взаимодействующих с грунтом (откосы, насыпи, плотины, фундаменты, подземные сооружения и др.). Цель исследований - определение возникающих в сооружении деформаций и напряжений, т. е. условий, при которых сооружению не грозит разрушение, или установление причин и характера разрушений и т.п.
Методами Ц. м. можно изучать действие на людей и объекты техники перегрузок, возникающих при авиационных и космических полётах (см. Космического полёта имитация ) . Идею Ц. м. можно также использовать для создания на борту космического летательного аппарата искусственной 'тяжести' (см. Невесомость ) .
При моделировании необходимо выполнение подобия критериев. Когда основная нагрузка на сооружение обусловлена действием сил тяжести, а модель изготовлена из того же материала, что и натура, этот критерий имеет вид
g1l1 gl, (1)
где g и / - ускорение силы тяжести и линейный размер натуры соответственно, g1 - 'модельное' ускорение и l1 - линейный размер модели. Т. к. обычно модель меньше натуры, т. е. L1 < l, то для модели необходимо обеспечить условия, при которых g1 > g. Такие условия можно приближённо создать, поместив модель в центробежную машину (центрифугу). В этом и состоит идея Ц. м.
В центрифуге камера вместе с находящейся в ней моделью вращается вокруг вертикальной оси с угловой скоростью w. При этом на каждую частицу модели действует центробежная сила, направленная от оси вращения и равная mкhkw2, где mк - масса частиц, hk - её расстояние от оси вращения. Размеры центрифуги делают такими, чтобы расстояния hk были велики по сравнению с размерами модели. Тогда можно приближённо принять все hk h, где h - расстояние от оси вращения центра тяжести модели, и считать действующие на частицы модели силы равными mкhw2, т. е. аналогичными силам тяжести mkg1, где g1 h w 2. В результате условие (1) примет вид
h ( 2l1 gl или w2 gl/l1h. (2)
Отсюда определяется значение угловой скорости, при которой для модели данного размера можно осуществить Ц. м. (чем меньше l1, тем больше должна быть w).
Если модель и натура выполнены из материалов с разными плотностями и разными прочностными характеристиками, определяемыми, например, модулем упругости (модулем Юнга) Е, то критерий подобия изменится и Ц. м. будет возможно, когда
. (3)
При Ц. м. движения тел в воде вблизи её поверхности или процессов формирования и движения волн применяют кольцевой лоток, выполненный в форме замкнутого кольца, заполненный водой и вращающийся вокруг вертикальной оси, проходящей через центр кольца. При таком Ц. м. могут совместно выполняться подобия критерии Рейнольдса и Фруда.
Идея Ц. м. в общем виде высказана французским учёным Э. Филлипсом (1869); в СССР детально разработана и применена Г. И. Покровским и И. С. Федоровым (1932).
Лит.: Покровский Г. И., Федоров И. С., Центробежное моделирование в строительном деле, М., 1968; их же, Центробежное моделирование в горном деле, М., 1969; Рамберг Х., Моделирование деформаций земной коры с применением центрифуги, пер. с англ., М., 1970.
Г. И. Покровский.