Научный архив: статьи

Рассмотрены преимущества использования компьютерного моделирования в процессе математической подготовки студентов в техническом вузе, которые способствуют усилению мотивации к учёбе и упрощению громоздких расчётов. Раскрывается процесс математического моделирования физических явлений на примере физического маятника. Рассматриваются некоторые физические процессы и приводятся модели их реализации с помощью компьютерных программ.

Цель работы: моделирование процессов, происходящих в топочных камерах трубчатых печей пиролиза углеводородов, в случае расположения ярусов настенных горелок как на боковых стенах, так и на поду и своде печи. Взаимосвязанные процессы описываются системой дифференциальных уравнений в частных производных, которые включают условия сохранения энергии и количества движения, уравнения модели горения топливного газа в воздухе и уравнения переноса лучистой энергии. Проведены численные исследования с целью прогнозирования температурного состояния элементов печи в случае изменения расположения ярусов большого количества горелок небольшой мощности на футерованных стенах топочной камеры печи в виде прямоугольного параллелепипеда. Применение горелок, расположенных в различных местах топки печи, приводит к образованию сложных полей температуры и скоростей дымовых газов в радиантной камере. Теплота для проведения крекинга углеводородов в трубчатых реакторах в основном поступает за счет переноса энергии излучения продуктов сгорания, микроскопических частиц сажи и футеровок топки. В некоторых действующих установках по 8 ярусов горелки расположены только на двух боковых стенках радиантной камеры топки, что приводит к неравномерному распределению тепловых потоков по высоте трубчатого змеевика. В результате численного интегрирования системы дифференциальных уравнений получены поля скоростей и температуры в объеме топки, а также теплонапряженности реакционных труб. Расчеты показали, что при модернизации действующей печи путем расположения некоторых ярусов горелок на поду и на своде топки сохранением их общего количества удастся добиться более равномерного распределения поверхностных плотностей тепловых потоков вдоль реакционных труб.

Целью статьи является синтез иерархии моделей предиктивной аналитики, реализуемых для объектов и субъектов, функционирующих в ОАО «РЖД». Выполнен синтез семантической сети моделей, вершиной которой является метаонтология на основе онтологий предметных областей и прикладных онтологий, применимых к железнодорожному транспорту. Приведены примеры, подтверждающих реализуемость предложенных иерархий.

Рассматриваются вопросы использования программных пакетов при преподавании теоретической механики. Актуальность исследования обусловлена расширением возможностей исследования механических систем, потребностью в визуализации и наглядном представлении результатов механических процессов для лучшего понимания теоретической механики, позволяя обучающимся использовать свои компетенции, полученные в области информационных технологий. Целью является анализ существующих программных пакетов, применяемых в теоретической механике, дальнейшая разработка методологии их эффективного использования для решения различных классов задач. Предметом исследования выступают подходы к использованию программных пакетов при решении задач теоретической механики.

Представлен анализ эволюционирования аналитических технологий в спортивных играх на примере футбола. Раскрыты наиболее часто применяемые в практике аналитические подходы. Дана характеристика разработанной математической модели с применением весового коэффициента и лингвистической интервальной шкалы, способствующих структурированию системы управления в рамках аналитической деятельности в футбольной команде вне зависимости от уровня спортивного мастерства.

Системный подход к реализации процессов цифровой трансформации является фундаментом успеха, поскольку реалии современного мира требуют углубленного понимания сущности нарастающей сложности проблем в условиях динамического изменения экономических институтов. Цели статьи - анализ феномена цифровой трансформации и формирование алгоритма стратегирования глобальной социально-экономической системы. Содержательная часть основана на положениях школы математических методов распознавания и прогнозирования и фактически содержит формальный алгоритм, позволяющий корректно сформировать структурированные массивы больших данных о различных состояниях и характеристиках сложной социально-экономической системы. Алгоритм включает в себя ряд шагов, позволяющих получить структурированный массив характеристик сложной системы и, применяя технику SWOT/PESTLE-анализа и методологию стратегирования, категоризировать экономические процессы как целевые и управляющие; определить меры влияния, с которыми управляющие процессы воздействуют на целевые индикаторы; определить энтропию сложной системы, провести ее минимизацию и в результате построить цифрового двойника для имитационного моделирования процессов цифровой трансформации и создания системы поддержки стратегических решений. Главным результатом применения данного подхода можно считать обогащение теории стратегии методами современной информатики и способами построения эвристических алгоритмов для решения задач класса «прогнозирование - стратегическое планирование» в сфере управления глобальными социально-экономическими системами.

В статье приведены недостатки методики «риск анализа» при оценке пожарной опасности зданий и ее недопустимости в судебно-экспертной практике. Проанализирована возможность применения численного моделирования опасных факторов пожара при производстве судебной пожарно-технической экспертизы.

Статья посвящена разработке виртуальной среды испытаний подводного робототехнического комплекса с использованием цифрового двойника. Представлена архитектура системы, реализующая моделирование поведения подводного робототехнического комплекса, визуализацию в Unity и запуск тестовых сценариев. Описаны алгоритмы управления, обработки сенсорных данных и оценки поведения в условиях подводной среды. Работа направлена на повышение точности, надёжности и эффективности автономного функционирования подводного робототехнического комплекса за счёт предварительной виртуальной отладки.

В статье приведены результаты исследования, подтверждающие высокую актуальность формирования у специалистов, задействованных в проектах технологической модернизации и импортозамещения, новой критически важной компетенции – системной грамотности, предполагающей целостное видение междисциплинарных взаимосвязей сложных систем. Показано, что системная грамотность базируется на системном мышлении и владении методологиями системной инженерии, особо актуальными при разработке социотехнических систем, включающих компоненты разной природы, и их эксплуатации на протяжении жизненного цикла. Выполнен анализ различий инженерного и управленческого взглядов на сложность, с учетом которого обоснована востребованность подготовки инновационных команд, объединяющих специалистов разных предметных областей. Сформулированы требования к образовательным продуктам нового поколения, реализующим опережающее обучение инженерно-экономическим компетенциям, необходимым для принятия интегрированных решений сложных проблем, и приведен соответствующий опыт кафедры систем управления энергетикой и промышленными предприятиями Уральского федерального университета, апробированный при подготовке руководителей высокотехнологичного бизнеса. Специфика применения системной грамотности показана на примере задачи энергетического перехода, напрямую определяющей достижение технологического суверенитета и предполагающей проведение глубоких преобразований в различных отраслях и рыночных субъектах.

Выполнено первопринципное исследование структуры и свойств алмазоподобных углеродных нанотрубок, формируемых в процессе сворачивания алмазоподобного слоя L4. В результате расчётов методом теории функционала плотности установлено, что только алмазоподобные нанотрубки (n,0)L4, имеющие полипризматическую форму, могут устойчиво существовать. Точечная группа симметрии этих нанотрубок - n/mmm. Значение параметра трансляции находится в диапазоне от 1.6224 до 1.6342 ˚A. Молекулярно-динамические расчёты показали, что нанотрубка (5,0)L, имеющая минимальную полную энергию, должна быть устойчивой до 150 К. Изолированная нанотрубка (5,0)L4 обладает высоким значением модуля Юнга (890 ГПа) и шириной запрещённой зоны в 0.6 эВ, характерной для полупроводника. Материал на основе жгутов алмазоподобных нанотрубок (5,0)L4 с плотной упаковкой можно экспериментально идентифицировать при использовании рассчитанной порошковой рентгенограммы.

В рамках научного исследования проведено психофизиологическое тестирование студентов-атлетов, обучающихся в высших учебных заведениях и занимающихся в группе спортивного совершенствования на отделении борьбы греко-римского стиля. По результатам работы проведен анализ научной проблемы исследования, обзор литературных источников ведущих специалистов. Получены данные типологических параметров борцов, по результатам которых удалось выявить эффективные копинг-стратегии, а также разработать модель влияния различных психологических факторов на ведение противоборства в соревновательном поединке борцов. Модель позволила спортсменам с большей частотой реализовывать успешные технико-тактические действия, которые способствуют более высокому спортивному результату для разных стилей ведения поединка.

Работа посвящена разработке программного комплекса для реализации промышленной технологии селективного лазерного сплавления. Разработанный программный комплекс позволяет решать задачи организации эффективного производственного цикла исследования и изготовления технически сложных изделий аэрокосмической, медицинской и машиностроительной отраслей промышленности, производство которых требует высокого уровня технической оснащённости производства, больших расходов, высокой точности изготовления. В работе представлена краткая характеристика и общий алгоритм работы нескольких программных модулей, входящих в состав программного обеспечения установки селективного лазерного сплавления МЛ6. Продемонстрированы практические результаты их применения.