Метод гідродинамічних аналогій в системі модельних досліджень ґрунтообробних машин

Abstract

Запозичення в процесі створення ґрунтообробних машин методів біоніки є перспективним напрямком розвитку галузі сільськогосподарського машинобудування. Сутність полягає в тому, що обирається біологічний аналог робочого органу, створюється математична модель його взаємодії з середовищем і за результатами розрахунків у відповідності до моделі приймається рішення про конкретне конструктивне виконання знаряддя. Проблема полягає в тому, що практично всі можливі біологічні аналоги є морськими тваринами, тобто методів гідродинамічної аналогії не уникнути. В статті розглянутий метод гідродинамічних аналогій як різновид аналогового моделювання. На відміну від теоретичних досліджень В.С. Казакова наведена методика дозволяє встановити в експерименті критерії подібності, що розширює можливості методу. Суттєвою перевагою є деталізація складових опору до рівня вихідних даних. Встановлено, що коефіцієнт лобового опору в гідродинаміці і питоме зчеплення часток ґрунту мають ідентичну сутність і їх можна використовувати при визначенні критеріїв подібності. Встановлено, що поняття ріжучий периметр може бути ідентифікованим в гідродинаміці поняттям площа змочуваної поверхні. В статті запропоновано в якості критеріїв подібності прийняти співвідношення відповідних складових рівняння тягового опору А.М. Панченко і рівняння лобового опору тіла, що рухається у водному середовищі. В роботі доведена можливість сумісного використання критеріїв подібності аналогового і фізичного моделювання.

Заимствования в процессе создания почвообрабатывающих машин методов бионики является перспективным направлением развития отрасли сельскохозяйственного машиностроения. Сущность заключается в том, что избирается биологический аналог рабочего органа, создается математическая модель его взаимодействия со средой и по результатам расчетов в соответствии с моделью принимается решение о конкретном конструктивном исполнении орудия. Проблема заключается в том, что практически все возможные биологические аналоги являются морскими животными, то есть методов гидродинамической аналогии не избежать. В статье рассмотрен метод гидродинамических аналогий как разновидность аналогового моделирования. В отличие от теоретических исследований В.С. Казакова приведена методика позволяет установить в эксперименте критерии подобия, расширяет возможности метода. Существенным преимуществом является детализация составляющих сопротивления до уровня исходных данных. Установлено, что коэффициент лобового сопротивления в гидродинамике и удельное сцепление частиц грунта имеют идентичную сущность и их можно использовать при определении критериев подобия. Установлено, что понятие режущий периметр может быть идентифицированным в гидродинамике понятием площадь смачиваемой поверхности. В статье предложен в качестве критериев подобия принять соотношение соответствующих составляющих уравнения тяговый сопротивления А.М. Панченко и уравнение лобового сопротивления тела, движущегося в водной среде. В работе доказана возможность совместного использования критериев подобия аналогового и физического моделирования.

Borrowing in the process of creating soil-cultivating machines of bionic methods is a promising direction in the development of the agricultural machinery industry. The essence lies in the fact that the biological analogue of the working body is elected, a mathematical model of its interaction with the environment is created and, based on the results of calculations, a decision is made in accordance with the model on the concrete design of the implement. The problem is that almost all possible biological analogues are marine animals, that is, methods of hydrodynamic analogy can’t be avoided. The method of hydrodynamic analogies is considered as a kind of analog simulation. In contrast to the theoretical studies of V.S. Kazakova our the technique allows us to establish in the experiment the similarity criteria, extends the possibilities of the method. An essential advantage is the detailing of the components of the resistance to the level of the initial data. It is established that the coefficient of drag in hydrodynamics and the specific cohesion of soil particles have an identical essence and can be used to determine the similarity criteria. It is established that the concept of a cutting perimeter can be identified in hydrodynamics by the notion of the area of the wettable surface. In the article it is proposed to take as the similarity criteria the ratio of the corresponding components of the traction resistance equation AM Panchenko and the equation of the drag of a body moving in an aqueous medium. In the paper, the possibility of sharing the similarity criteria for analog and physical modeling is proved.