Моделювання аналогове
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Моделювання аналогове

Моделювання аналогове, один з найважливіших видів моделювання, заснований на аналогії (у точніших термінах — ізоморфізмі ) явищ, що мають різну фізичну природу, але описуваних однаковими математичними (диференціальними алгеброю або якими-небудь іншими) рівняннями.

  Простий приклад — дві системи, перша з яких що має механічну природу, складається з осі, передавальної обертання через пружину і маховик, занурений частково у в'язку гальмівну рідину, валу, жорстко пов'язаному з маховиком. Друга система — електрична — складається з джерела електрорушійної сили, сполученого через котушку індуктивності, конденсатор і активний опір з лічильником електричної енергії. Якщо підібрати значення індуктивності, ємкості і опори так, щоб вони певним чином відповідали пружності пружини, інерції маховика і тертю рідини, то ці системи виявлять структурну і функціональну схожість (навіть тотожність), що виражається, зокрема, в тому, що вони описуватимуться одним і тим же диференціальним рівнянням з постійними коефіцієнтами вигляду

  Це рівняння може служити «теоретичною моделлю» обох систем, будь-яка ж з них — «експериментальною моделлю» цього рівняння і «аналоговою моделлю» один одного. Ця аналогія лежить в основі електричного моделювання механічних систем: електричні моделі набагато зручніші для експериментального дослідження, ніж модельовані механічні. Іншою традиційною сферою застосування М. а. є дослідження процесів теплопровідності, засноване на електротепловій і гидротеплової аналогіях (у першій з них аналогами температурного поля в твердому телі і теплоємності служать відповідно поле електричного потенціалу в електропровідному середовищі і ємкості деяких конденсаторів, в другій — температура моделюється рівнем води у вертикальних скляних судинах, створюючих гідравлічну модель, теплоємність елементарного об'єму — площею поперечного перетину цих судин, а тепловий опір — гідравлічним опором трубок, що сполучають судини). Для дослідження променистого (радіаційного) перенесення тепла часто застосовують метод світлового моделювання, при якому потоки теплового випромінювання замінюють подібними ним потоками випромінювання світлового. Таким дорогою визначають кутові коефіцієнти випромінювання, а якщо оптичні властивості (міра чорноти і поглинальні здібності) відповідних поверхонь в моделі і натури тотожні, то і розподіл теплових потоків по поверхнях, що входять в систему променистого теплообміну.

  До створення цифрових електронних обчислювальних машин в кінці 1940-х рр. М. а. було основним способом «наочно-математичного моделювання» (див. про це в ст. Моделювання ) багатьох процесів, пов'язаних з поширенням електромагнітних і звукових хвиль, дифузії газів і рідин, руху і фільтрації рідин в пористих середовищах, кручення стрижнів і ін. (у зв'язку з чим його часто називали тоді просто «математичним моделюванням»), причому для кожного конкретного завдання моделювання будувалася своя «сіткова» модель (основними її елементами служили сполучені в плоску сіткову схему електричні опори різних видів), а аналогові обчислювальні машини дозволяли проводити М. а. цілих класів однорідних завдань. В даний час значення М. а. значно зменшилося, оскільки моделювання на ЕОМ(електронна обчислювальна машина) має великі переваги перед ним відносно точності моделювання і універсальності. У досить фіксованих і спеціальних завданнях свої переваги (простота, а тим самим і дешевизна технічного виконання) має і М. а. Споживано також і спільне використання обох методів (див. Гібридна обчислювальна система ) .