Статьи журнала - Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий
Все статьи: 2527
Статья научная
Рассмотрена математическая модель процесса диффузии жидких компонентов внутрь экструдированных гранул комбикорма для ценных пород рыб в условиях вакуумного напыления. Это позволит увеличить содержание жира до 40% и повысить усвояемость и питательные свойства комбикорма. Предложено для описания процесса диффузии жидкости в пористых гранулах использовать дифференциальное уравнение молекулярной диффузии с граничными условиями третьего рода. Для математического описания было использовано решение уравнения нестационарной молекулярной диффузии для тел, имеющих геометрическую форме неограниченного цилиндра (такими телами можно считать экструдированные гранулы). Проведенные исследования при значениях критерия Био свыше 100, показали, что концентрация жидких добавок внутри экструдированных гранул становится равной концентрации жидких добавок на их поверхности. Данное решение при постоянстве концентрации жидких добавок на поверхности экструдированных гранул имеет вид быстросходящегося ряда. Учитывая, что при числах Фурье больше 0.3 ряд быстро сходится, то можно отбросить все члены ряда, кроме первого. Таким образом, полученное решение уравнения нестационарной молекулярной диффузии при постоянстве концентрации жидких добавок на поверхности гранул имело вид быстросходящегося ряда. Логарифмируя данное уравнение и решая его относительно критерия Фурье, получили выражение для определения продолжительности процесса диффузии. Сравнение расчетных кривых и экспериментальных данных показало, что среднеквадратичное отклонение не превышало 14.3%. Применение вакуумного напыления жидких добавок на поверхность гранул позволило увеличить коэффициент диффузии с 4.78х10e-4 до 6.112х10e-4 м2/с по сравнению с традиционной технологией дражирования в барабанном аппарате.
Бесплатно
Математическое моделирование процесса инфракрасной пастеризации молока
Статья научная
На основании модельного представления процесса пастеризации молока инфракрасным излучением получены закономерности изменения температур продукта в зоне нагрева с учетом тепловых потоков различной природы, а также изменение основных рабочих характеристик кварцевого излучателя в процессе работы.
Бесплатно
Математическое моделирование процесса микронизации зерна
Статья научная
В процессе микронизации зерна влага испаряется, в основном, в периоде убывающей скорости сушки. Слой зерна, находящийся на поверхности транспортера микронизатора, будем рассматривать как горизонтальную пластину. Вследствие того, что в процессе микронизации с поверхности зерен испаряется незначительное количество влаги (в пределах 2-7 %) будем считать пластину постоянной толщины. Поскольку в процессе микронизации структура зерна претерпевает изменения, то для достижения точного решения уравнений необходимо учитывать изменения теплофизических, оптических и др. параметров. В уравнение теплопереноса необходимо добавить слагаемое, отвечающее за инфракрасный нагрев. Ввиду малой толщины зерна, пренебрегаем процессами, происходящими на краю зерна, то есть фактически рассматриваем задачу для бесконечной пластины. Для проверки адекватности математической модели процесса микронизации зерна пшеницы необходимо сопоставим функции влагосодержания от времени, полученные из решения системы уравнений, с измеренными экспериментальными данными опыта. Численное решение системы уравнений для периода убывающей скорости сушки осуществим с помощью математического пакета Maple 14, подставляя значения констант в систему. Расчет средней относительной ошибки не превышает 7-10 % и показывает хорошее соответствие расчетных данных с экспериментальными значениями.
Бесплатно
Математическое моделирование процесса принятия решения о состоянии стохастических систем
Статья научная
Вследствие трудности построения строгих математических моделей технологических, биомедицинских и экономических объектов получили своё развитие методы прогнозирования состояния на основе статистического анализа. Сложность анализируемого объекта эквивалентна его информационной ёмкости. Максимальная ёмкость достигается, если все состояния объекта равновероятны. Относительная неопределённость информации, получаемой решающей системой, затрудняет принятие решения о состоянии объекта. Для надёжного предсказания состояния объекта измеряется несколько его признаков, диапазон измерения разбивается на градации, а в пределах каждой градации производится усреднение сигнала. Далее решают две задачи: обнаружения (выявление отклонения функционирования объекта от нормального режима), и распознавания (оценка степени отклонения от нормы). Число градаций признака тесно связано с мощностью обучающей выборки (не менее 40). При описании системы с 8–30 признаками и мощностью обучающей выборки от 40 до 120, методика, включающая в себя формализацию признаков на первом этапе, отбор с помощью корреляционного анализа наиболее информативных признаков на втором этапе и классификацию состояния объекта методом кластерного анализа позволили правильно диагностировать состояние системы в аварийном режиме с точностью от 89 до 98 %. Предложенный информационный подход позволяет осуществлять классификацию и прогнозирование технических, экономических и биомедицинских систем любой сложности, что открывает возможности предсказания поведения таких систем и управления при появлении помех.
Бесплатно
Математическое моделирование процесса сушки модифицированного корма
Статья научная
Рациональное аппаратурное оформление процесса сушки и снижение затрат энергии на его осуществление является актуальной задачей. В данной работе разработана математическая модель процесса сушки модифицированного корма в виброкипящем слое.
Бесплатно
Математическое моделирование процесса сушки снеков из фарша бычка азовского в псевдоожиженном слое
Статья научная
Предложена математическая модель процесса сушки снеков из фарша бычка азовского в псевдоожиженном слое с распределенными параметрами процесса теплообмена между поверхностью анизотропного тела и окружающей средой. Рассмотрено решение задачи нестационарной теплопередачи путем теплопроводности с использованием метода Галёркина. Пробные и поверочные функции используемого метода, реализованные в среде инженерных расчетов PTC MathCAD линейно независимы, представляют собой первые элементы полной системы полиномиальных функций и удовлетворяют граничным и начальным условиям. Проведены теоретические и экспериментальные исследования, которые позволяют рассмотреть процесс сушки снеков из фарша бычка азовского в псевдоожиженном слое и научно обосновать варианты его совершенствования. По результатам экспериментальных исследований показана адекватность полученной математической модели. Доказано, что при равномерном начальном распределении температуры в процессе предварительного прогрева температурная неоднородность возрастает вплоть до момента фазового перехода на поверхности высушиваемого объекта. Установлена важность учета фазы предварительного прогрева влажного материала, так как на этой стадии формируется температурный профиль, отличающийся значительной неоднородностью. Это особо важно, так как температурная неоднородность непосредственно влияет на качество пищевого продукта. Подтверждена возможность учета анизотропии в процессах теплообмена при использовании объемной математической модели переноса с распределенными параметрами. Разработанная методика позволяет значительно увеличить точность решения анизотропной краевой задачи, путем замены операции интегрирования элементов матриц жесткости системой дифференциальных уравнений алгебраическими формулами.
Бесплатно
Статья научная
Известно, что в процессе кристаллообразования в вакуум-аппарате продуктового отделения сахарного завода кристаллический белый сахар покрывается пленкой из таких влияющих на качественные показатели товарного сахара субстанций как несахара и красящие вещества. Поэтому на сахарном заводе одной из важных операций технологического потока получения сахара-песка высоких товарных кондиций является его промывание. При этом, реализуя процесса промывания, используют воду в двух фазовых состояниях - жидкостном или парообразном. Поскольку с экономической точки зрения данная процедура является достаточно затратной, то в производственных условиях с целью снижения трудовых и материальных затрат, прибегают к различным способам удешевляющих технику и технологию проведения процесса промывания сахара-песка. Причем, хотя на производстве чаще используется вода, по мнению специалистов, процесс промывания образующегося в результате центрифугирования утфеля слоя кристаллического белого сахара экономически целесообразно проводить используя не воду, а водяной пар...
Бесплатно
Статья научная
Математическое моделирование процессов, происходящих в биотехнологической системе, в том числе описывающих взаимодействие функциональных микроорганизмов с контаминирующей микрофлорой, является в настоящее время перспективным научным направлением. В статье рассматриваются вопросы системного анализа процессов, происходящих в биотехнологической системе при брожении. Под «микробиологической системой» понимается микробиологический процесс, состоящий из двух подсистем или популяций микроорганизмов. В течение заданного технологического процесса эти популяции взаимодействуют между собой путем использования общего ресурса. Системный анализ и математическое моделирование микробиологических процессов представляет собой сложную задачу. Необходимо учитывать массу факторов, таких как одновременное протекание нескольких нестационарных процессов; множество параметров состояния, включая анализ связей между ними; изменение в реальном времени технологических параметров, в частности основного ресурса, учет различных свойств популяций микроорганизмов, влияющих на поведение микробиологических систем (смертность, рождаемость, существование посторонней микрофлоры и т...
Бесплатно
Математическое моделирование процессов нагрева и охлаждения колбасных изделий
Статья научная
В статье проведено математическое моделирование процессов нагрева и охлаждения колбасных изделий с целью определения эталонных характеристик протекания процессов. В графическом виде представлены основные зависимости процессов.
Бесплатно
Математическое моделирование процессов при электродуговом синтезе углеродных нанотрубок
Статья научная
В данной работе синтезирована математическая модель теплообмена при синтезе УНТ, учитывающая отвод тепла из зоны испарения анода. Исследовано влияние параметров теплоотводящего элемента (ТЭ) на ширину зоны формирования УНТ.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается реологическая модель жидкости, которая учитывает эффект “отвердевания”.
Бесплатно
Математическое моделирование теплои массообменных процессов в реакторе анаэробного сбраживания
Статья научная
Разработанная программа позволяет смоделировать температурный режим реактора и разработать рекомендации по оптимальным величинам основных параметров процесса. Математическая модель тепло- и массообменных процессов в реакторе анаэробного сбраживания строится с учетом трехслойной структуры среды в реакторе.
Бесплатно
Математическое моделирование электронных процессов и кинетика ионизации глубоких уровней
Статья научная
Предложена математическая модель кинетики перезарядки глубоких уровней в запрещённой зоне полупроводника, учитывающая процессы обмена носителями заряда между глубокими уровнями и обеими разрешёнными зонами, которая адекватно описывает неэкспоненциальный характер релаксации ёмкости. Разработан метод определения спектра глубоких электронных состояний, обладающий большей точностью и разрешающей способностью по сравнению с традиционными методами, использующими приближение времени релаксации. Представлены результаты численного эксперимента с использованием предлагаемой в работе модели кинетики перезарядки глубоких уровней в рамках предложенных приближений. Учёт генерационных и рекомбинационных составляющих процесса перезарядки всей совокупности глубоких уровней в запрещённой зоне полупроводника приводит к выводу о том, что кинетика ионизации этих центров, в общем случае, не подчиняется больцмановской статистике. Учёт процессов обмена зарядами между различными глубокими уровнями оказывает существенное влияние на кинетику их перезарядки. Результаты численного анализа показывают, что процесс ионизации глубоких уровней имеет более сложный характер, чем подразумевают стадийные кинетики. Сделан вывод о том, что в большинстве случаев все стадийные кинетики при релаксационной спектроскопии глубокоуровневых центров будут приводить к значительной методологической погрешности в определении параметров. Из результатов численного анализа следует, что плотность поверхностных электронных состояний оказывает существенное влияние в целом на кинетику перезарядки всех глубоких уровней. Проведённый с использованием данной математической модели анализ перезарядки донорных глубоких уровней выявил не только особенности ионизации глубоких уровней в полупроводнике, но и позволил дать ответ на некоторые вопросы, характерные для всей релаксационной спектроскопии глубоких уровней в целом.
Бесплатно
Математическое моделирование эффективной вязкости теста из муки цельносмолотого зерна пшеницы
Статья научная
Исследовано изменение реологических свойств теста из муки цельносмолотого зерна пшеницы в процессе брожения при внесении обогатителей. Получены математические зависимости, позволяющие прогнозировать и регулировать эффективную вязкость теста в процессе брожения.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты моделирования – некой математической функции, которая описывает поведение объекта исследования, абстрагируясь от внутренней структуры вещественного субстрата. Рассматриваемое построение моделей экспериментальныx зависимостей экструдирования аномально-вязкиx сред включает в себя следующие этапы: уточнение в зависимости от конкретной задачи оптимизируемыx параметров (удельные энергозатраты на процесс экструзии, давление в предматричной зоне, комплексный органолептический показатель качества и др.); выбор факторов, определяющиx изменчивость оптимизируемыx параметров (начальная влажность продукта, частота вращения шнека, живое сечение матрицы и др.); подбор интервалов изменения факторов; подбор плана и условий проведения эксперимента; анализ данныx эксперимента и построение математической модели зависимостей оптимизируемыx параметров от выбранныx факторов. При планировании эксперимента найдены условия для проведения опытов, получения достоверной и точной информации об объекте, с затратами минимальныx усилий, подачей информации в удобной форме и количественной оценкой точности...
Бесплатно
Математическое описание процесса сушки зерна проса в аппарате с активным гидромеханическим режимом
Статья научная
В основу создания новых конструкций сушильных установок закладывается математическое описание исследуемого процесса с учетом способа загрузки и перемещения продукта в аппарате, способах подвода теплоносителя или иного вида энергоподвода, теоретическая производительность, а также конструктивная (геометрическая) составляющая аппарата. Для моделирования процесса в нашей работе был рассмотрен цилиндроконический сушильный аппарат с активным гидродинамическим режимом и СВЧ-энергоподводом, одной из особенностей которого является загрузка продукта в потоке тангенциального потока теплоносителя. Объектом исследования было выбрано зерно проса по причине высокой биологической ценности и высокого распространения в южных регионах Российской Федерации. На основе проведенного теоретического анализа было принято решение о разделении математической модели на две условные составляющие: изучение тепло-массообмена и изучение аэродинамической составляющей процесса сушки. В данной работе нами была подробно раскрыта именно вторая составляющая процесса. Базисом данной модели послужили уравнения движения зерен проса на основе второго закона Ньютона. Теплоноситель в рамках предлагаемой модели считается сплошной средой, сильно сжимаемой, и обладающей внутренней вязкостью, описываемой уравнением Навье-Стокса. Начальными условиями данной математической модели послужили следующие допущения: скорости механического движения элементов равны нулю, начальная плотность воздушной среды во всех узлах равна равновесной плотности воздуха, начальная скорость движения воздушной среды во всех узлах равна нулю. Граничные условия можно охарактеризовать как постоянство влажности и температуры теплоносителя, а его перемещение напрямую ограниченно конструкцией сушильной камеры. Данная модель будет полезна специалистам, занимающимися проблемами расчетов и проектирования сушильного оборудования.
Бесплатно
Матрично-графовая модель процесса деструкции полимерных материалов
Статья научная
В работе рассматривается задача математического моделирования процесса термохимической деструкции с использованием теории графов. Для синтеза математической модели предложен аппарат цепей Маркова, при этом для формализации модели используется матрично-графовый метод кодирования. Предлагается рассматривать процесс деструкции как случайный процесс, при котором изменяется состояние системы, характеризующееся долей макромолекул в каждой фракции молекулярно-массового распределения. Интенсивности переходов из состояния в состояние характеризуют соответствующие скорости процессов деструкции для каждой фракции молекулярно-массового распределения (ММР). Процессами структурирования и полимеризации в данной работе пренебрегли, и принято, что существует вероятность перехода из любого состояния с низшим порядковым индексом (соответствующим фракции с более высокими молекулярными весами) в любое состояние с более высоким индексом (соответствующим фракциям с более низкими молекулярными весами)...
Бесплатно
Меднение волокнистых материалов на основе полиакрилонитрила
Статья научная
В настоящее время резко возросла необходимость создания новых многофункциональных материалов, отвечающих требованиям технологий и потребностей общества. Кроме того, с увеличением количества всевозможных «гаджетов», систем связи, источников электромагнитного «загрязнения» окружающей среды, вызванного функционированием сотовой связи, персональных компьютеров и других источников, актуальной становится защита от излучения, электромагнитных волн радиочастотного диапазона от 30 Гц до 3000 ГГц. Для этих целей можно использовать модифицированные волокна и ткани методом металлизации. В качестве объектов исследования выбран тканный материал на основе жгутика полиакрилонитрильного для специальных целей (ООО «СНВ») с заводскими свойствами: номинальной линейной плотностью элементарного волокна, 0,12 текс, удельной разрывной нагрузкой волокна 450 мН/текс, удлинением элементарного волокна при разрыве 18%. В работе химическое меднение проводили двумя способами: первый представлял собой классическую схему металлизации пластмасс; второй способ проводили по новой малостадийной и малокомпонентной технологии, которая включала две основные стадии: активация поверхности и химическое меднение...
Бесплатно
Менеджмент образовательных программ на основе применения принципов стандартизации
Статья научная
Современное высшее образование характеризуется появлением инновационных технологии обучения, что приводит к необходимости упорядочения инновационных методов, их систематизации и классификации. Преобразования, проводимые в высшей школе, соответствуют современным тенденциям развития мирового научно-технического прогресса. Такой инновационный метод как использование аудиовизуальных средств органично дополняет традиционный образовательный процесс, способствуя повышению его эффективности. Метод учебных проектов направлен на развитие индивидуальной и групповой самостоятельности студентов, приводит к необходимости применения обучающимися методик синтеза и анализа, определения методов и средств получения результата. Он является многофункциональным методом познания, обучения и воспитания. Управление образовательными программами в вузе возможно при использовании принципа системности, оптимизации встраивания инновационных методов обучения в многолетний учебно-образовательный процесс. При внедрении современных методов обучения возникает необходимость решения проблемы материально-технического обеспечения образовательного процесса. Для создания единого гармонизированного образовательного пространства рационально разработать стандарты материально-технического обеспечения инновационных образовательных программ. Прогресс информационных технологий позволит использовать преимущества онлайн-обучения, которое будет базироваться на заранее подготовленных ведущими вузами страны Интернет-лекциях. Периферийные вузы в таких условиях будут играть роль опорных и консультационных пунктов. Данная форма более демократична, позволяет варьировать сроки обучения, однако внедрение данной формы обучения требует методической, организационной и системной подготовки. При внедрении инновационных методов и технологий необходимо следовать актуальному для современных условий принципу всеобщего управления качеством - вовлечение персонала с целью сплочения коллектива в единое целое.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается один из подходов создания ментальных моделей, позволяющих менеджерам быстро принимать решения в сложных многозначных ситуациях. Используется стратифицированное описание экономического объекта как средство последовательного углубления детализации рассмотрения менеджмента, а также морфологический системный анализ для уточнения состава компонентов, элементов и подсистем экономического объекта, выявления и анализа взаимосвязей компонентов, анализа целостности системы управления, а также разделения его управляемых и неуправляемых характеристик. Предложена оригинальная табличная форма представления таких моделей, в которой определены элементы пяти типов: подсистема соответствующего уровня; цель подсистемы; цель исследования подсистемы; взаимосвязи между подсистемами; взаимосвязи, обеспечивающие движение материального потока в экономическом объекте. Каждый элемент имеет свой идентификационный номер и текстовое описание подсистемы, что облегчает возможность применения моделей в компьютерных информационных системах. Модель первого уровня служит для выделения объекта исследования из внешней среды. В модели второго уровня выполнено внешнее дополнение объекта управления менеджментом. Модель третьего уровня отображает функции деятельности для экономического объекта и функции управления для менеджмента. Отмечается, что уже на четвертом уровне исследования, представляющем задачи, решаемые функциональными компонентами, существенно возрастает количество элементов модели. Соответственно затрудняется восприятие модели в качестве ментальной. Однако изучение моделей четвертого и пятого уровня позволяет менеджерам глубже понять принципы процессного управления экономическими объектами. Предложенные ментальные модели можно использовать как основу, обеспечивающую системный подход в исследовании проблем управления экономическими объектами разного уровня, от структурного подразделения предприятия до крупного объединения или отрасли.
Бесплатно
