Ang salitang "kriterya" ng pinagmulang Griyego, ay nangangahulugang isang palatandaan na siyang batayan para sa pagbuo ng isang pagtatasa ng isang bagay o phenomenon. Sa nakalipas na mga taon, ito ay malawakang ginagamit kapwa sa siyentipikong komunidad at sa edukasyon, pamamahala, ekonomiya, sektor ng serbisyo, at sosyolohiya. Kung ang mga pamantayang pang-agham (ito ang ilang mga kundisyon at mga kinakailangan na dapat sundin) ay ipinakita sa isang abstract na anyo para sa buong komunidad na pang-agham, kung gayon ang pamantayan ng pagkakapareho ay nakakaapekto lamang sa mga lugar ng agham na tumatalakay sa mga pisikal na phenomena at ang kanilang mga parameter: aerodynamics, init paglipat at paglipat ng masa. Upang maunawaan ang praktikal na halaga ng paglalapat ng pamantayan, kinakailangan na pag-aralan ang ilang mga konsepto mula sa kategoryang kagamitan ng teorya. Kapansin-pansin na ang pamantayan ng pagkakatulad ay ginamit sa mga teknikal na espesyalidad bago pa nila nakuha ang kanilang pangalan. Ang pinakamaliit na pamantayan ng pagkakatulad ay maaaring tawaging porsyento ng kabuuan. Ang ganitong operasyon ay ginawa ng lahat nang walang anumang problema at kahirapan. At ang salik ng kahusayan, na sumasalamin sa pag-asa ng pagkonsumo ng kuryente at lakas ng output ng makina, ay palaging isang pamantayan ng pagkakatulad at samakatuwid ay hindi itinuturing na isang bagay na malabo na abot-langit.
Mga pundasyon ng teorya
Pisikal na pagkakatulad ng mga phenomena, kalikasan man o gawa ng tao na teknikal na mundo, ay ginagamit ng tao sa pananaliksik sa aerodynamics, mass at heat transfer. Sa komunidad na pang-agham, ang paraan ng pag-aaral ng mga proseso at mekanismo gamit ang pagmomolde ay napatunayang mabuti. Naturally, kapag nagpaplano at nagsasagawa ng isang eksperimento, ang energy-dynamic system of quantities and concepts (ESVP) ay isang suporta. Dapat pansinin na ang sistema ng mga dami at ang sistema ng mga yunit (SI) ay hindi katumbas. Sa pagsasagawa, ang ESWP ay umiral nang may layunin sa nakapaligid na mundo, at ang pananaliksik ay nagpapakita lamang ng mga ito, kaya ang mga pangunahing dami (o pamantayan ng pisikal na pagkakatulad) ay hindi kailangang tumugma sa mga pangunahing yunit. Ngunit ang mga pangunahing yunit (systematized sa SI), na nakakatugon sa mga kinakailangan ng pagsasanay, ay inaprubahan (may kondisyon) sa tulong ng mga internasyonal na kumperensya.
Conceptual apparatus of similarities
Teorya ng pagkakatulad - mga konsepto at panuntunan, ang layunin nito ay upang matukoy ang pagkakapareho ng mga proseso at phenomena at upang matiyak ang posibilidad ng paglilipat ng mga pinag-aralan na phenomena mula sa isang prototype sa isang tunay na bagay. Ang batayan ng terminolohikal na diksyunaryo ay ang mga konsepto tulad ng homogenous, eponymous at walang sukat na dami, pare-pareho ang pagkakapareho. Upang mapadali ang pag-unawa sa kakanyahan ng teorya, dapat isaalang-alang ang kahulugan ng mga nakalistang termino.
- Homogeneous - mga dami na may pantay na pisikal na kahulugan at dimensyon (isang expression na nagpapakita kung paano ang yunit ng pagsukat ng isang naibigay na dami ay binubuo ng mga yunit ng basicdami; ang bilis ay may dimensyon ng haba na hinati sa oras).
- Katulad - mga prosesong naiiba sa halaga, ngunit may parehong dimensyon (induction at mutual induction).
- Dimensionless - mga dami sa dimensyon kung saan ang mga pangunahing pisikal na dami ay kasama sa antas na katumbas ng zero.
Constant - isang walang sukat na dami, kung saan ang batayang halaga ay isang dami na may nakapirming laki (halimbawa, isang elementarya na singil sa kuryente). Pinapayagan nito ang paglipat mula sa isang modelo patungo sa isang natural na sistema.
Mga pangunahing uri ng pagkakatulad
Anumang pisikal na dami ay maaaring magkatulad. Nakaugalian na tukuyin ang apat na uri:
- geometric (sinusunod kapag ang mga ratio ng magkatulad na linear na dimensyon ng sample at modelo ay pantay);
- temporal (namamasid sa magkatulad na mga particle ng magkakatulad na system na gumagalaw sa magkatulad na landas sa loob ng isang tiyak na yugto ng panahon);
- mga pisikal na dami (maaaring maobserbahan sa dalawang magkatulad na punto ng modelo at sample, kung saan ang ratio ng mga pisikal na dami ay magiging pare-pareho);
- mga paunang kundisyon at hangganan (maaaring maobserbahan kung ang tatlong naunang pagkakatulad ay naobserbahan).
Ang invariant ng pagkakatulad (karaniwang tinutukoy na idem sa mga kalkulasyon at nangangahulugang invariant o "pareho") ay isang pagpapahayag ng mga dami sa mga relatibong unit (i.e. ang ratio ng magkatulad na dami sa loob ng isang system).
Kung ang invariant ay naglalaman ng mga ratios ng homogenous na dami, ito ay tinatawag na simplex, at kung heterogenous na dami, kung gayon ang similarity criterion (mayroon silanglahat ng katangian ng mga invariant).
Mga batas at tuntunin ng teorya ng pagkakatulad
Sa agham, ang lahat ng proseso ay kinokontrol ng mga axiom at theorems. Kasama sa axiomatic component ng teorya ang tatlong panuntunan:
- ang value h ng value H ay kapareho ng ratio ng value sa unit ng pagsukat nito [H];
- ang pisikal na dami ay hindi nakasalalay sa pagpili ng yunit nito;
- mathematical na paglalarawan ng phenomenon ay hindi napapailalim sa partikular na pagpipilian ng mga unit.
Basic postulates
Ang mga sumusunod na tuntunin ng teorya ay inilalarawan gamit ang mga theorems:
- Newton-Bertrand theorem: para sa lahat ng magkakatulad na proseso, lahat ng pamantayan ng pagkakatulad sa ilalim ng pag-aaral ay magkapares na pantay sa bawat isa (π1=π1; π2=π2 atbp.). Ang ratio ng pamantayan ng dalawang system (modelo at sample) ay palaging katumbas ng 1.
- Buckingham-Federman theorem: ang mga pamantayan ng pagkakatulad ay nauugnay gamit ang isang equation ng pagkakatulad, na kinakatawan ng isang walang sukat na solusyon (integral) at tinatawag na isang criterion equation.
- Kirinchen-Gukhman theorem: para sa pagkakatulad ng dalawang proseso, ang kanilang qualitative equivalence at pairwise equivalence ng pagtukoy sa similarity criteria ay kinakailangan.
- Theorem π (minsan tinatawag na Buckingham o Vash): ang ugnayan sa pagitan ng h dami, na sinusukat gamit ang m unit ng pagsukat, ay kinakatawan bilang ratio h - m ng walang sukat na kumbinasyon π1, …, πh-m sa mga h value na ito.
Ang pamantayan ng pagkakatulad ay ang mga kumplikadong pinagsama ng π-theorem. Ang uri ng criterion ay maaaring itatag sa pamamagitan ng pag-compile ng isang listahan ng mga dami (A1, …, A) na naglalarawan sa proseso, at paglalapat ng itinuturing na theorem sa dependence F(a 1, …, a )=0, na siyang solusyon sa problema.
Mga pamantayan sa pagkakatulad at pamamaraan ng pananaliksik
May isang opinyon na ang pinakatumpak na pangalan ng teorya ng pagkakatulad ay dapat na parang paraan ng mga pangkalahatang variable, dahil isa ito sa mga paraan ng generalization sa agham at eksperimental na pananaliksik. Ang mga pangunahing saklaw ng impluwensya ng teorya ay ang mga pamamaraan ng pagmomolde at pagkakatulad. Ang paggamit ng mga pangunahing pamantayan ng pagkakatulad bilang isang pribadong teorya ay umiral nang matagal bago ang pagpapakilala ng terminong ito (dating tinatawag na coefficients o degrees). Ang isang halimbawa ay ang trigonometric function ng lahat ng mga anggulo ng magkatulad na triangles - sila ay walang sukat. Kinakatawan nila ang isang halimbawa ng geometric na pagkakatulad. Sa matematika, ang pinakasikat na criterion ay ang numerong Pi (ang ratio ng laki ng bilog at diameter ng bilog). Sa ngayon, ang teorya ng pagkakatulad ay isang malawakang ginagamit na tool ng siyentipikong pananaliksik, na binabago nang husay.
Pisikal na penomena na pinag-aralan sa pamamagitan ng teorya ng pagkakatulad
Sa modernong mundo mahirap isipin ang pag-aaral ng mga proseso ng hydrodynamics, heat transfer, mass transfer, aerodynamics, na lumalampas sa teorya ng pagkakatulad. Ang mga pamantayan ay hinango para sa anumang phenomena. Ang pangunahing bagay ay nagkaroon ng pagtitiwala sa pagitan ng kanilang mga variable. Ang pisikal na kahulugan ng pamantayan ng pagkakatulad ay makikita sa entry (pormula) at sa naunamga kalkulasyon. Karaniwan, ang mga pamantayan, tulad ng ilang batas, ay ipinangalan sa mga sikat na siyentipiko.
Pag-aaral ng heat transfer
Thermal similarity criteria ay binubuo ng mga dami na kayang ilarawan ang proseso ng heat transfer at heat transfer. Ang apat na pinakatanyag na pamantayan ay:
Reynolds similarity test (Re)
Ang formula ay naglalaman ng mga sumusunod na dami:
- s – bilis ng heat carrier;
- l – geometric na parameter (laki);
- v – koepisyent ng kinematic viscosity
Sa tulong ng criterion, ang pag-asa ng mga puwersa ng pagkawalang-galaw at lagkit ay naitatag.
Nusselt test (Nu)
Kabilang dito ang mga sumusunod na bahagi:
- Ang α ay ang heat transfer coefficient;
- l – geometric na parameter (laki);
- Ang λ ay ang thermal conductivity coefficient.
Inilalarawan ng criterion na ito ang kaugnayan sa pagitan ng intensity ng heat transfer at ng conductivity ng coolant.
Prandtl criterion (Pr)
Ang formula ay naglalaman ng mga sumusunod na dami:
- Ang v ay ang kinematic viscosity coefficient;
- Ang α ay ang coefficient ng thermal diffusivity.
Inilalarawan ng criterion na ito ang ratio ng mga field ng temperatura at bilis sa daloy.
Grashof criterion (Gr)
Ginawa ang formula gamit ang mga sumusunod na variable:
- g - nagpapahiwatig ng acceleration ng gravity;
- β - ay ang koepisyent ng volumetric expansion ng coolant;
- ∆T – nagsasaad ng pagkakaibatemperatura sa pagitan ng coolant at konduktor.
Inilalarawan ng criterion na ito ang ratio ng dalawang puwersa ng molecular friction at lift (dahil sa magkaibang density ng likido).
Nusselt, Grashof at Prandtl criteria ay karaniwang tinatawag na heat transfer similarity criteria sa ilalim ng libreng convention, at Peclet, Nusselt, Reynolds at Prandtl criteria sa ilalim ng forced convention.
Pag-aaral ng hydrodynamics
Ang mga pamantayan sa pagkakatulad ng hydrodynamic ay ipinakita ng mga sumusunod na halimbawa.
Froude similarity test (Fr)
Ang formula ay naglalaman ng mga sumusunod na dami:
- υ - tumutukoy sa bilis ng bagay sa layo mula sa bagay na dumadaloy sa paligid nito;
- l - inilalarawan ang geometric (linear) na mga parameter ng paksa;
- g - nangangahulugang acceleration due to gravity.
Inilalarawan ng criterion na ito ang ratio ng mga puwersa ng inertia at gravity sa daloy ng matter.
Strouhal similarity test (St)
Ang formula ay naglalaman ng mga sumusunod na variable:
- υ – nagsasaad ng bilis;
- l - nagsasaad ng mga geometric (linear) na parameter;
- T - nagsasaad ng agwat ng oras.
Ang pamantayang ito ay naglalarawan ng hindi matatag na paggalaw ng bagay.
Mach similarity criterion (M)
Ang formula ay naglalaman ng mga sumusunod na dami:
- υ - tumutukoy sa bilis ng bagay sa isang partikular na punto;
- s - tumutukoy sa bilis ng tunog (sa likido) sa isang partikular na punto.
Ang hydrodynamic similarity criterion na ito ay naglalarawanang pag-asa ng paggalaw ng bagay sa compressibility nito.
Natitirang pamantayan sa madaling sabi
Nakalista ang pinakakaraniwang pamantayan sa pagkakatulad ng pisikal. Ang hindi gaanong mahalaga ay tulad ng:
- Weber (Kami) – inilalarawan ang pag-asa ng mga puwersa ng pag-igting sa ibabaw.
- Archimedes (Ar) - inilalarawan ang kaugnayan sa pagitan ng lift at inertia.
- Fourier (Fo) - inilalarawan ang dependence ng rate ng pagbabago ng field ng temperatura, mga pisikal na katangian at dimensyon ng katawan.
- Pomerantsev (Po) - inilalarawan ang ratio ng intensity ng panloob na pinagmumulan ng init at ang field ng temperatura.
- Pekle (Pe) – inilalarawan ang ratio ng convective at molecular heat transfer sa isang daloy.
- Hydrodynamic homochronism (Ho) – inilalarawan ang dependence ng translational (convective) acceleration at acceleration sa isang partikular na punto.
- Euler (Eu) - inilalarawan ang pag-asa ng mga puwersa ng pressure at inertia sa daloy.
- Galilean (Ga) - inilalarawan ang ratio ng mga puwersa ng lagkit at gravity sa daloy.
Konklusyon
Ang pamantayan ng pagkakatulad ay maaaring binubuo ng ilang partikular na halaga, ngunit maaari ding makuha mula sa iba pang pamantayan. At ang ganitong kumbinasyon ay magiging isang pamantayan din. Mula sa mga halimbawa sa itaas, makikita na ang prinsipyo ng pagkakatulad ay kailangang-kailangan sa hydrodynamics, geometry, at mechanics, na lubos na nagpapasimple sa proseso ng pananaliksik sa ilang mga kaso. Ang mga tagumpay ng modernong agham ay naging posible dahil sa kakayahang magmodelo ng mga kumplikadong proseso na may mahusay na katumpakan. Dahil sa teorya ng pagkakatulad, higit sa isang siyentipikong pagtuklas ang nagawa, na kalaunan ay ginawaran ng Nobel Prize.
