Адиутори Е.Ф. - Новые методы в теплопередаче (1062108), страница 22
Текст из файла (страница 22)
а — завасимосвь р(1( длл омич:кого резисвора; б — зависимосвь о(г) длл обычных меваллов; в — зависамосвь ПР(Я длл веченил одно- Яазной неснимаемой жидкосви в канале иосвовнного сеченая. Конвенция и меяод равжерносией 121 В сомневаюсь, что кто-нибудь правильно справится с этой задачей даже в течение 5 — 10 мин, хотя для построения кривых на фиг. 6.1,я и 6.1,бему понадобится несколько секунд. Основанием для моих сомнений послужил тот факт, что я предлагал решить эту задачу многим инженерам и преподавателям с большим стажем преподавания гидродинамики и опытом преподавательской работы, но никто не смог справиться с ней даже за 10 мин, хотя это можно сделать за 1О с.
Тогда возникает вопрос, почему так трудно изобразить кривую на фиг. 6.1,в, в то время как два первых графика без промедления строятся людьми, имеющими очень малую практику в соответствующих областях науки? Причина этого может заключаться в том, что в электротехнике и сопротивлении материалов при решении' рассмотренных фундаментальных проблем используются физические параметры. В гидродинамике для той же цели используются безразмерные комплексы, а перейти к размерным физическим параметрам не так просто, во всяком случае за 10-15 мин. Как же фактически решается эта проблема в гидродинамике? Вводятся безразмерные параметры — коэффициент трения и число Рейнольдса. В предположении, что коэффициент трения является функцией числа Рейнольдса и другого безразмерного параметра, называемого относительной шероховатостью поверхности, решается воображаемая задача определения зависимости между этими параметрами.
Ее решение приводится во многих учебниках, но это не решение реальной задачи определения зависимости аРот И' для простого случая несжимаемой однофазной жидкости. Читателю придется потратить немало времени на поиски учебника, содержащего решение данной задачи в реальных физических переменных. Большинство читателей без труда справились бы с поставленной задачей, если бы нужно было найти вид зависимости на графике с координатами 161 — 16 Ве. В том же случае, когда на графике по осям откладываются физические параметры, задача становится трудной, даже если обратиться за помощью к технической литературе.
Ответы, полученные мной, можно разделить на три группы: к первой группе я отношу те неправильные ответы, в которых утверждается, что потери давления пР пропорциональны Ф; ко второй — те, в которых утверждается, что потери давления др пропорциональны 3У~, и наконец, к третьей — те неправильные ответы, в которых вообще не Глава 6 122 построено никакой кривой, так как опрашиваемый не знал, как и где ее начать. После получения неправильного ответа, я делал разъяснение, которое, по моему мнению, содержит 99~,' ответа.
Основная трудность в решении этой задачи заключена в том, что нужно состыковать ламинарный и турбулентный режимы течения, получив таким образом общее представление о физических параметрах течения несжимаемой жидкости. Даже после такого разъяснения я ии разу не получил правильного ответа, хотя эта простая задача решена много лет назад в безразмерных параметрах и трудность состоит лишь в том, что надо перейти к реальным физическим параметрам. Коэффициент трения и число Рейнольдса используются, по-видимому, для того, чтобы помочь нам понять законы гидродинамики. Если они не оправдывают своего назначения, то какой же смысл в дальнейшем их использовании? Как показывает рассмотренный пример, они действительно не помогают понять даже простейшего вида течения однофазной жидкости в канале постоянного сечения.
А если они не оправдывают своего назначения даже в простейшем случае, то как они могут помочь в более сложных случаях, таких, как течение двухфазных жидкостей? Из сказанного можно сделать вывод, что применение безразмерных коэффициентов трения и числа Рейнольдса не помогает, а, наобоРот, вашрудялвв понимание простейших видов течения. Именно это я имел в виду, утверждая,что "анализ размерностей вводит в заблуждепие". Даже если бы не было других действенных аргументов против метода размерностей вообще и безразмерных комплексов в частности, я полагаю, что приведенного выше примера достаточно, чтобы полностью отказаться от метода размерностей и решать все проблемы в реальном мире физических параметров, а не создавать другой, воображаемый мир, в котором их "легче" решить. Метод размерностей является ненаучным Давайте отвлечемся от метода размерностей, в частности, и рассмотрим, что такое наука и научный метод вообще.
Вспомним, что по этому поводу написал Азимов, хорошо знакомый с историей и наукой .; 'Треки считали экспериментирование совершенно излишним. Оно НАяппот!., СяЫе ~о Бшепсе, р. 12 123 Конеенннл н мемед раэмерноевен мешало и умаляло красоту чистого дедуктивного вывода. Более того, можно ли было утверждать, что эксперимент верен, если он не соответствовал дедукции? Мог ли несовершенный реальный мир быть в полном согласии с совершенным миром абстрактных идей? Если нет, то следовало ли подгонять совершенство к несовершенству? Чтобы проверить безупречную теорию с помощью несовершенных инструментов, не стоит привлекать методы греческих философов как обоснованный путь познания. ...
именно Галилей опроверг представления греков и совершил революцию... Он описывал свои эксперименты так живо и ясно, что одержал победу над обществом европейских ученых. Они признали и его методы, и его результаты. ...революции (Галилея) состояла в том, что он поставил "индукцию" над дедукцией как логический научный метод познания. Вместо построения выводов на основе предполагаемой системы обобщений, индуктивный метод начинается с наблюдений, на ос. нове которых делаются обобщения". Индуктивный, или так называемый научный, метод Галилея начннаевел с наблюдениИ (нолрченнл эхенернменвальных данных), на оеноее которых делаются обобщения (корреляции).
Только не имея никакого воображения, можно рассматривать метод размерностей как индуктивный, или научный, метод. Это дедуктивный метод; при его использонании делаются обобщения (корРеляции) без учета результатов наблюдений (экспериментальных данных) и независимо от них. Он допускает наблюдения 1эксперименты) только для того, чтобы по их результатам, представленным в безразмерном виде, определить величины нескольких констант, которые невозможно получить с помощью метода размерностей. Короче говора, метод размерностей — это дедуктивный, а не научный метод, и оа не должен применяться в новой теории теплопередачи.
Отказ от него будет большим шагом вперед как для теории теплопередачи, так и для инженерной практики. Метод размерностей снижает ценность научной литературы Наиболее важной частью любого научного исследования являются экспериментальные данные, т.е. экспериментально наблюдаемые значения физических параметров, которые следует рассматривать 124 Глава 6 как основное содержание исследования, как то, без чего не может существовать ни само исследование, ни экспериментальное оборудование, ни процесс измерений, ни безразмерные комплексы, ни без размерные корреляционные зависимости, ни научные публикации. Зкспериментальные данные являются первоосновой, все остальное зиждется на них. Без экспериментальных данных наука превращается в абстрактное теоретизирование.
Так что вопрос об их первостепенной важности, на мой взгляд, не подлежит обсуждению. Однако из основных положений метода размерностей следует, что экспериментальные данные не важны, т.е. не имеет значения, был ли тепловой поток равен 0,5 или 500 Вт, диаметр — 0,0001 или 0,1 м, разность температур — 5 или 175 С. Важны лишь значения безразмерных чисел Нуссельта, Грасгофа, Рейнольдса. Тогда зачем загромождать публикации значениями ненужных физических параметров, если можно "описать" физическое явление гораздо короче, "проще" и элегантнее с помощью безразмерных параметров, которые мыдояжны получить дс проведения эксперимента. Зачем анализировать множество экспериментальных данных, чтобы получить корреляционные зависимости, если их можно вывести в основном с помощью метода размерностей? К чему же привело отрицание первостепенной важности экспериментальных данных? К тому, что в современной научно-технической литературе публикуются подробные сведения об экспериментальном оборудовании и методике эксперимента, приводятся сложнейшие математические выводы, безразмерные параметры и безразмерные корреляционные зависимости, но фактически спсупспвуюп какие-лабо эксяерямеипальиые даяиме.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
