Информационные технологии, моделирование и управление. Рубрика в журнале - Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий
К распространению звуковых волн в двухкомпонентной наследственно-упругой среде
Статья научная
Вопросам динамики двухкомпонентных сред посвящен ряд работ, в которых рассматриваются упругие волны в однородной, насыщенной жидкостью неограниченной пористой среде. В других работах решаются вопросы диссипативных процессов при гармоническом деформировании наследственно-упругой среды. В данной работе исследуются диссипативные процессы при гармоническом деформировании насыщенной несжимаемой жидкостью вязкоупругой пористой среды, наследственные свойства которой описываются ядром релаксации дробно экспоненциальной функции Ю.Н. Работнова интегро-дифференциальных соотношений Больцмана-Вольтерра. Получены формулы для определения скорости распространения волн, коэффициента поглощения, тангенса угла механических потерь и декремента затухания в зависимости от параметра дробности g. Построены графики зависимостей от логарифма частоты и температуры при заданном параметре дробности. Представлены зависимости скорости, коэффициента затухания и тангенса угла сдвига фаз от логарифма температуры, а также зависимость коэффициента затухания от логарифма частоты. Зависимости скорости и тангенса угла сдвига фаз от частоты идентичны зависимостям от логарифма температуры.
Бесплатно
Квантово-химическое моделирование электронных свойств аморфной тетраэдрической структуры
Статья научная
На примере атомной ячейки аморфного кремния рассмотрены методика и результаты применения средств и методов квантовой химии для моделирования электронных свойств локальной атомной структуры твёрдого тела. Показано значение матрицы плотности состояний для практической оценки и расчёта электронных свойств полупроводника по результатам квантово-химического моделирования фрагмента его атомной структуры.
Бесплатно
Статья научная
Анализ анкет несовершеннолетних в социальных сетях показывает, что подростки указывают в них сведения, повышающие уровень своей социальной желательности. Такая информация зачастую не имеет соответствия с реальным поведением подростка. Для полноценного анализа уровня девиантности несовершеннолетнего нужны инструменты охватывающие весь спектр показателей. В отличие от обычного подхода к кластеризации объектов на основе их объединения в группы по критерию минимума расстояния в многомерном пространстве при кластеризации признаков целесообразно учитывать их близость по способам получения информации и методам обработки этой информации инспектором по делам несовершеннолетних. Напервом этапе исследования проводится кластеризация признаков девиации, на втором определение весовых коэффициентов, показателя степени девиантности внутри каждой из групп признаков, на третьем используется методика кластерно-иерархического подхода при формировании интегрального показателя оценки девиантного поведения несовершеннолетних...
Бесплатно
Комплекс программ по моделированию работы автомобильной дороги: модули парк, профиль и состав
Статья научная
Основной частью развивающихся систем автоматизированного проектирования автомобильных дорог являются имитационные системы, позволяющие видеть дорогу в действии. Моделирование процесса функционирования дороги в такой имитационной системе - это испытание конструкции дороги в ЭВМ. В статье описаны три модуля: ПАРК, ПРОФИЛЬ и СОСТАВ, входящие в комплекс программ имитационного моделирования процесса функционирования автомобильной дороги. Существенное повышение точности результатов моделирования обеспечивает программа ПАРК, создающая нормативно-справочную базу технико-экономических параметров автомобилей, входящих в состав потока. Полнота базы, возможность непрерывного корректирования и постоянного обновления параметров типов автомобилей исключает разномасштабность в расчётах строительных и эксплуатационных затрат при обосновании экономическими расчётами оптимальности проектных решений и повышает достоверность оценки эффективности капитальных вложений в строительство и реконструкцию дорог. Оптимизации проектных решений в целом, как единой непрерывной последовательности сочетаний элементов дороги, способствует программа ПРОФИЛЬ, анализирующая геометрические элементы плана, продольного профиля, сжимающая информацию о геометрии пути для последующего моделирования процесса функционирования дороги. Программа ПРОФИЛЬ (и построенные на её основе программы БАЗИС, ПРОФИЛЬ) является связующей между проектирующими программами и программами, моделирующими дорожное движение. Транспортно-эксплуатационные характеристики дороги смоделированы ЭВМ для определённого состава автомобильного потока. Технико-экономические параметры автомобилей, входящих в состав потока (до 20, что вполне достаточно для практических и исследовательских задач) и их процентное содержание в потоке программа СОСТАВ выбирает из нормативно-справочной базы, сформулированной ранее модулем ПАРК, и записывает их в рабочий файл для последующего использования их модулем ТРАССА.
Бесплатно
Комплекс программ по моделированию работы автомобильной дороги: модули трасса и колонна
Статья научная
Сложность процесса функционирования дороги, вызванная непрерывно меняющимися от пикета к пикету дорожными условиями, обусловленными множеством параметров проектируемой (существующей дороги), многообразием типов автомобилей, их технико-экономическими параметрами, многообразие климатических и погодных условий потребовала разработать целый комплекс программ моделирования. В статье описан комплекс программ, образующих ядро подсистемы «водитель-автомобиль-дорога-среда». Оптимизации проектных решений способствуют разработанные модули типа ТРАССА и КОЛОННА, использующие не усреднённые показателями транспортно-эксплуатационных характеристик дороги, а детально моделируют процесс функционирования дороги. Модуль ТРАССА обеспечивает моделирование восприятия непрерывной последовательности элементов дороги механической подсистемой «дорога-автомобиль» (путём непрерывного формирования и решения уравнений движения и характеристик этого режима). Модуль ТРАССА (совместно с модулем ПАРК) позволяет снять техническое противоречие между 20-летним сроком проектирования дороги и существующей практикой использования в обоснованиях проектных решений технических параметров автомобилей сегодняшнего дня. Сложность процесса функционирования дороги, обусловленная случайным характером дорожного движения, потребовала включения в систему автоматизированного проектирования автомобильных дорог модуля КОЛОННА. Модуль КОЛОННА позволяет получать результаты моделирования этого случайного процесса, достаточные для оптимизации проектных решений в целом и на участках местной вариации плана, продольного профиля, обстановки пути и т.п. Многообразие дорожных условий удаётся классифицировать по особенностям формирования режимов движения потока. При этом использованы результаты исследования процесса движения автомобилей в потоке.
Бесплатно
Компьютерное моделирование электронных свойств аморфного кремния
Статья научная
Изложена методика компьютерного моделирования электронных свойств аморфного кремния на фрактальной модели его атомной структуры. В качестве основных результатов моделирования показана электронная структура, энергетические и спектральные характеристики модельного атомного кластера. Дана оценка и перспективы использования полученных результатов.
Бесплатно
Малоцикловая усталость сварных конструкций, изготовленных из отечественных и импортных материалов
Статья научная
В различных отраслях современного машиностроения в качестве конструкционных материалов широко используют коррозионно-стойкие стали и титановые сплавы. При этом возможно соединение деталей из отечественных и импортных сплавов при помощи автоматической аргонодуговой электросварки, что приводит к образованию в сварном шве материала с неизученными свойствами. Сварные соединения являются концентраторами напряжений и в настоящее время отсутствуют сведения о малоцикловой усталости сварных соединений, полученных сплавлением отечественных и импортных материалов. В ходе проведенных исследований отработаны режимы сварки и термообработки стыковых сварных соединений, полученных из листовых титановых сплавов и коррозионно-стойких сталей отечественного и импортного производства. Проведены ресурсные испытания на малоцикловую усталость опытных образцов сварных соединений. Испытания на малоцикловую усталость проводили на модернизированной испытательной машине УММ-10 при повторно-статическом растяжении с коэффициентом асимметрии +0,1 и при частоте 0,6-0,8 Гц...
Бесплатно
Математическая модель динамики цвета корки хлебобулочных изделий в процессе выпечки
Статья научная
предложена математическая модель, описывающая динамику цвета корки хлебобулочного изделия и её температуру в процессе выпечки. Рассмотрена параметрическая идентификация модели на примере выпечки тестовой заготовки и показана адекватность математической модели.
Бесплатно
Математическая модель кинематического расчета плоских рычажных механизмов
Статья научная
На этапе проектирования плоских рычажных механизмов обязательно проводится кинематический расчет. Это операция очень трудоемка и содержит много вычислений. Поэтому является актуальным разработка математической модели в форме расчета кинематических характеристик любых плоских рычажных механизмов, имеющих в своем составе кроме начального звена хотя бы одну двухповодковую группу Ассура. В работе рассмотрены задачи построения математических процедур для групп Ассур пяти видов. В качестве исходных данных используются начальные координаты положения шарниров и кинематические характеристики ведущего звена. В ходе математического моделирования для исследуемой группы Ассура были записаны уравнения движения шарниров в проекциях на глобальные оси координат плоскости. Дважды продифференцировав уравнения движения были получены уравнения для определения скорости и ускорения шарниров в проекциях на глобальные оси координат. После ряда преобразований полученных уравнений в матричной форме записаны выражения для определения кинематических характеристик ведомых звеньев рассматриваемой группы Ассура. Получены математические процедуры для определения кинематических характеристик для каждой двухповодковой группы Ассура. При структурном анализе более сложного плоского механизма, состоящего из ведущего звена и нескольких двухповодковых групп Ассура, последовательно обращаясь к соответствующей процедуре можно определить кинематические характеристики всех звеньев исследуемого механизма. Для полученных математических процедур может быть легко разработано программное обеспечение в виде подключаемой библиотеки, что позволит ускорить выполнение расчетных работ при проектировании сложных плоских механизмов.
Бесплатно
Математическая модель кинетостатического расчета плоских рычажных механизмов
Статья научная
В настоящее время широко распространённые графоаналитические методы анализа во многом утратили свою актуальность, уступив место различным аналитическим методам с использованием компьютерных технологий. Поэтому особый интерес представляет разработка математической модели кинетостатического расчета механизмов в форме библиотеки процедур расчета для всех двухповодковых групп Ассура (ГА) и начального звена. Перед обращением к соответствующей процедуре, вычисляющей все усилия в кинематических парах, необходимо предварительно вычислить силы инерции, моменты от сил инерции, а также знать все внешние силы и моменты, действующие на эту ГА. С этой целью показаны расчетные схемы силового анализа для каждого вида ГА второго класса, а также начального звена. Нахождение реакций во внутренних и внешних кинематических парах основано на записи условий равновесия с учетом сил инерции и моментов от сил инерции (принцип Даламбера). Полученные таким образом уравнения кинетостатики для их универсальности были решены по правилу Крамера. Таким образом, для каждой ГА второго класса были найдены все 6 неизвестных: усилия в кинематических парах, направления этих сил, а также плечи сил. Если исследуется кинетостатика механизма с параллельным закреплением двух ГА на начальном звене, то в этом случае сила является геометрической суммой сил, действующих на начальное звено со стороны отброшенных ГА. Таким образом, получена математическая модель кинетостатического расчета механизмов в форме библиотек математических процедур определения реакций всех ГА второго класса. Разработанная математическая модель кинетостатического расчета позволяет просто осуществить ее программную реализацию.
Бесплатно
Статья научная
В последние годы сильными темпами растет строительство больших городов. С их ростом становится вопрос о дислокации пожарных и количестве пожарных депо. Наиболее эффективным является решение задачи поиска оптимального пути следования пожарного подразделения, с учетом информационных систем транспортной логистики в пределах города, что позволит оперативно прибыть к месту происшествия в любое время суток, вне зависимости от степени загруженности городских магистралей. Оперативность прибытия пожарных подразделений обеспечивает наиболее успешное тушение пожара. Основной задачей исследования является разработка предварительного маршрута и маршрута в случае непредвиденных факторов, влияющих на время прибытия пожарного автомобиля. Для построения маршрутов использовались активно развиваемые в настоящее время методы машинного обучения искусственных нейронных сетей.Для построения оптимального маршрута необходим правильный прогноз о будущем поведении сложной системы городского трафика на основании ее прошлого поведения. В рамках статистической теории машинного обучения рассмотрены задачи классификации и регрессии. Процесс обучения заключается в выборе функции классификации или регрессии из заранее заданного широкого класса таких функций.После определения схемы прогнозирования, необходимо оценить качество ее прогнозов, которые оцениваются не на основании наблюдений, а на основании уточненного стохастического процесса, итогом которого является построение правил предсказания. Верификация модели проводилась на основании данных, полученных в реальных выездах реальных пожарных расчетов, что позволило получить минимальное время прибытия пожарных подразделений.
Бесплатно
Математическая модель охлаждения оборотной воды в градирне с механической тягой
Статья научная
Проведен анализ процесса охлаждения оборотной воды в блоке градирен с принудительной тягой как объекта управления.Установлено, что для заданной конструкции башенного охладителя его работа определяется отношением массовых потоков воды и воздуха. Управляющими воздействиями в водоблоке являются расходы в башне горячей воды на охлаждение и скорость вращения валов вентиляторов. Контролируемые возмущения - температура, влажность, барометрическое давление атмосферного воздуха, температура и давление горячей воды. Неконтролируемые возмущения - изменение суммарных коэффициентов теплоотдачи в градирнях, скорость и направление ветра, образование льда на входных окнах. Математическая модель процесса охлаждения описывает совместный тепломассообмен в градирне, течение водяной плёнки (для насадочных и плёночных градирен), осаждение водяных капель (для распылительных градирен), потребление вентиляторным блоком электрической энергии и позволяет оптимизировать процесс охлаждения путём минимизации суммарного значения активной электрической мощности, потребляемой электроприводами всех градирен водоблока. Она основывается на модифицированном уравнении Меркеля, уравнениях Клаузира-Клапейрона, Навье-Стокса.Модель справедлива при допущении того, что температура воды на границе раздела фаз равна среднемассовой температуре воды, при этом воздух на поверхности раздела является насыщенным.Принимается, что тепловой поток от воды к воздуху по нормали к поверхности раздела зависит от разности энтальпий этих сред у кромки раздела и среднемассовой энтальпии, вода и воздух распределяются равномерно по площади сечения оросителя. Разработка учитывает особенности движения жидкости в оросителе и позволяет определять температуру адиабатического насыщения воздуха методом «мокрого» термометра без ее непосредственного измерения. Модель применима для управления процессом охлаждения в реальном времени.
Бесплатно
Статья научная
В работе приводится способ синтеза математической модели процесса гомогенизации молочных продуктов. В основу математической модели положена цепь Маркова с дискретными состояниями и непрерывным параметром, за который принято давление гомогенизации. Для описания процессов слипания жировых шариков в ходе процесса гомогенизации при больших значениях процента жирности и давлениях гомогенизации предлагается использовать наряду с прямыми переходами обратные. Реализация модели осуществлена в среде структурного моделирования MathWorks Simulink™. Идентификация параметров модели осуществлялась путем минимизации среднеквадратичного отклонения расчетных данных от экспериментальных по каждой фракции жировой фазы молочных продуктов. В качестве набора экспериментальных данных были использованы результаты обработки микрофотоснимков распределения жировых шариков образцов цельного молока, которое подвергалось гомогенизации при разных давлениях. В качестве метода оптимизации был использован метод Pattern Search с алгоритмом поиска Latin Hypercube из библиотеки Global Optimization Тoolbox. Погрешность расчетов по данным эксперимента составила в среднем по всем фракциям 3% (относительной доли фракции в объёме пробы). Дополнительное введение интенсивностей обратных переходов позволило снизить погрешность расчетов на 2-3 %. Предложенная математическая модель позволяет рассчитать профиль объемного или массового распределения жировой фазы (жировых шариков) в продукте в зависимости от давления гомогенизации и может быть использована в лабораторных и научных исследованиях состава молочных продуктов, а также при расчетах, проектировании и моделировании технологического оборудования предприятий молочной промышленности.
Бесплатно
Математическая модель процесса извлечения экстрактивных веществ из сырья в форме сферы
Статья научная
Построена математическая модель процесса извлечения экстрактивных веществ из частиц сферической формы образующих плотный слой. Выполнена проверка на адекватность экспериментальным данным.
Бесплатно
Математическая модель процесса обжарки каштанов перегретым паром
Статья научная
Выполнено математическое моделирование процесса обжарки каштанов перегретым паром. Для описания процесса применены коэффициенты диффузии и термодиффузии. Заданы начальные и граничные условия третьего рода для уравнений теплопроводности и массопереноса.
Бесплатно
Математическая модель процесса термической регенерации кизельгура
Статья научная
В настоящее время по-прежнему требуют дальнейшего уточнения механизмы термодинамических и массообменных процессов в капиллярно-пористых средах. получено математическое описание процесса термической регенерации кизельгура.
Бесплатно
Математическая модель работы ректификационной установки с тепловым насосом
Статья научная
Рациональное аппаратурное оформление процессов ректификации и снижение затрат энергии на их осуществление является актуальной задачей. В данной работе получено математическое описание процесса ректификации спирта с использованием теплового насоса.
Бесплатно
Статья научная
Дана характеристика аномального поведения некоторых видов суспензий на основе полимерных композиций и мелкодисперсных частиц. В случае простейшего, одномерного, сдвигового, вискозиметрического течения такие материалы демонстрируют следующее механическое поведение. Если касательное напряжение не превосходит некоторого критического значения, то деформирование материала отсутствует. При превышении этого порогового значения начинается процесс течения. Такое поведение хорошо известно и соответствует реологическим моделям вязкопластической жидкости. Однако дальнейшее увеличение скорости сдвига приводит к проявлению эффекта “отвердевания”. Предложена реологическая модель механического поведения таких вязкопластических жидкостей, которые демонстрируют проявление эффекта “отвердевания”. Эта модель содержит четыре эмпирических параметра. Графически представлено влияние показателя степени в реологической модели на зависимости касательного напряжения и эффективной вязкости от скорости сдвига. Проведено обобщение рассмотренной реологической модели на случай пространственного течения.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе на основании метода статистической идентификации, использующего теорию самоорганизующихся систем, построена многофакторная модель взаимосвязи автомобильного транспорта и его системы обучения. Исходная информация для модели представлена рядом среднегодовых параметров функционирования автомобильного транспорта и его информационного обеспечения, в том числе, комплексом параметров системы обучения (входные параметры), системы управления автомобильным транспортом и выходными параметрами. Задаются два критерия: критерий устойчивости модели и критерий корреляции. Программа определяет их минимум и находит единственную модель оптимальной сложности. В заданном количестве параметров устанавливается математическая связь каждого выходного параметра со всеми остальными. Для повышения точности и регулярности прогноза часть узлов интерполяции выделяется в проверочную последовательность данных. Остальные данные образуют обучающую последовательность. Решение модели основано на принципе селекции. Выполняется оно при постепенном усложнении математического описания и полном переборе всех возможных вариантов моделей по указанным критериям. Достоинства предложенной модели: достаточно адекватно отображает реальный процесс, позволяет вводить любые дополнительные входные параметры и определить их влияние на отдельные выходные параметры автомобильного транспорта, позволяет поочередно изменять величины основных параметров в определенной пропорции и определять соответствующие изменения выходных параметров системы автомобильного транспорта, позволяет прогнозировать выходные параметры функционирования автомобильного транспорта.
Бесплатно
Статья научная
На базе классических уравнений изотермического напорного течения двух реологически различных несмешивающихся вязкопластичных сред в цилиндрическом канале, подчиняющихся закону Оствальда-де-Виля, синтезирована модель течения двух таких сред в формующем канале экструдера при коэкструзии. Предложена методика выбора диаметра дозирующего патрубка по требуемой величине отношения объемных расходов экструдата и начинки.
Бесплатно
