Научный архив: статьи

В статье приведен обзор силовых оболочковых элементов (СОЭ) и их конструктивных реализаций (пневмомускул, баллонный цилиндр) с точки зрения построения математических моделей ‒ дифференциальных уравнений, описывающих временные зависимости между перемещением и усилием на выходе СОЭ и расходом на его входе. Показано, что использование указанных элементов может быть описано с помощью математического моделирования, что облегчает синтез системы управления

В данной работе рассматривается применение задачи о назначениях в распределенной вычислительной системе кредитной организации. Постановка задачи для данной системы отличается от классической задачи о назначениях. Разработан итерационный алгоритм решения данной задачи. Проведены вычислительные эксперименты с использование Microsoft Excel.

Изучена модель адсорбции бинарной газовой смеси молекул разного размера с учётом латеральных взаимодействий между частицами одного вида. По результатам анализа основного состояния показано, что в системе реализуется 4 типа фазовых диаграмм. Модель исследована при конечных температурах.

Работа посвящена описанию места размерных величин в преподавании математического моделирования студентам инженерных специальностей. Обращается внимание на различную запись зависимостей при использовании систем измерения разных классов. Описывается процесс обезразмеривания уравнений и метод теории размерности и подобия. Обосновывается необходимость включения этого материала в программу обучения будущих инженеров, приводится краткое описание учебного модуля, используемого в МГТУ им. Н.Э. Баумана, рассматриваются примеры, которые используются для обучения студентов инженерных направлений.

В процессе обучения математическому моделированию преподаватели предлагают способы соединения математики с реальным миром, в частности, на основе решения практико-ориентированных задач с использованием реальных данных из предметных областей, что определило актуальность. Цель - выполнить систематизацию эмерджентных моделей, представленных в зарубежных исследованиях и направленных на математизацию контекста задачи. Задачи: выполнить анализ научной литературы по преподаванию математического моделирования, выделить проблемы в усвоении материала студентами, предложить модели построения учебных решений. Одним из способов преодоления данного противоречия можно рассматривать преподавание моделирования через математизацию контекста.

Цифровые двойники представляют собой перспективный инструмент для оптимизации производственных процессов, в том числе в хлебопекарной промышленности. Целью данного исследования является разработка и апробация методики создания цифровых двойников хлебопекарных линий для повышения эффективности их функционирования. В работе использован комплекс методов математического моделирования, компьютерного симулирования и машинного обучения. На основе детального анализа технологических процессов и оборудования хлебозавода «ТОНОЯН» построены динамические модели ключевых производственных участков. Проведена серия экспериментов по оптимизации параметров работы жиловочного и тестоприготовительного отделений. Внедрение цифровых двойников на предприятии позволило: 1) снизить расход муки на 2,5% при сохранении качества готовой продукции; 2) повысить производительность линий на 5,7% за счет минимизации простоев; 3) сократить удельное энергопотребление на 4,1%. Предложенный подход может быть масштабирован на хлебопекарные производства различного типа. Для достижения максимального эффекта требуется адаптация моделей к специфике конкретных предприятий и активное вовлечение персонала в процесс цифровой трансформации.

Климатические изменения значительно влияют на распространение болезней и развитие эпизоотий в пищевых цепях. Цель исследования - проанализировать механизмы этого воздействия и оценить потенциальные риски для хлебопекарной отрасли в России. Методы. Применен комплексный подход, включающий анализ научной литературы, статистических данных, результатов полевых и лабораторных исследований. Использованы методы эпидемиологического анализа, математического моделирования, ГИС-картографирования. Проведены интервью с экспертами (n=25). Результаты. Установлено, что повышение температуры и изменение режима осадков способствуют расширению ареалов патогенных микроорганизмов и их переносчиков. Выявлены 3 ключевых механизма влияния: изменение условий среды обитания, ослабление иммунитета организмов, эволюция патогенов. Разработана прогнозная модель развития эпизоотий в зерновых агроэкосистемах. Обсуждение. Результаты исследования имеют важное значение для обеспечения биобезопасности и устойчивого развития хлебопекарной отрасли. Необходима разработка упреждающих адаптационных стратегий на основе научно обоснованного мониторинга и оценки рисков. Перспективные направления: создание климатически оптимизированных сортов зерновых, совершенствование методов интегрированной защиты растений.

Рассмотрены некоторые виды щелевого ввода больших значений энергии в цилиндрические и прямоугольные резонаторы. Выбран и оптимизирован ввод энергии через щелевые волноводные отверстия, расположенные на центральной окружности резонатора. Определен КСВ системы. Проведено моделирование изменения энергии электрического поля в резонаторе при смещении положения щелевого волновода. Показаны оптимальные (наилучшие для обработки плазмой СВЧ-разряда) положения объектов и волноводных щелей, а также критические положения (выбор которых может вывести генератор из строя). Рассчитано увеличение напряженности поля между двумя металлическими объектами. Получены результаты, демонстрирующие неприемлемый способ щелевого ввода энергии для решения некоторого типа задач, связанных с обработкой сложных поверхностей СВЧ-разрядом.

В настоящей статье рассмотрены особенности математического моделирования переходных гидродинамических процессов в гидравлической сети пожарного трубопровода и системы водоотлива подземного рудника. Предложена модификация системы уравнений гидравлического удара, заключающаяся в учете дополнительных граничных условий, моделирующих различные объекты гидравлической сети, учете постепенного опустошения трубопровода в результате потребления воды работающей горной техникой.

Оставление охранного целика под рекой Усолка связано с историческими событиями, в частности с активной добычей соли в этом районе выварочным способом. Весьма вероятное расположение рассольных скважин на этой территории могло привести к нарушению слоев переходной пачки. В условиях исключения слоев каменной соли переходной пачки из интервала водозащитной толщи проведена оценка еѐ состояния на участке, планируемом к отработке в пределах охранного целика реки Усолка на руднике СКРУ-1. Анализ включал многовариантное исследование при различных параметрах отработки.

Природно-очаговые болезни представляют серьезную эпидемиологическую угрозу в любом регионе РФ и требуют неустанного мониторинга, контроля, прогнозирования и профилактики. В целом социально-экономическое бремя от природно-очаговых болезней составляет 2,17 млрд руб. в и 20 776 потерянных лет трудоспособной жизни. В настоящей статье приведен вариант возможного математического моделирования важных участников циркуляции природно-очаговых болезней - комаров, приуроченных к изучаемому региону. Математическое моделирование численности комаров Калужской области проведено многофакторным экспериментом типа 2к, с применением компьютерной алгебры Matcad. Построенная математическая модель позволяет строить прогнозы и в числовом отношении оценить риски распространения членистоногих без трудоемких полевых сборов. Это позволит своевременно провести профилактические мероприятия, не допустив вспышек природно-очаговых болезней, в циркуляции который участвуют комары. В результате, с помощью научного подхода с применением математического моделирования, возможно снизить экономические затраты на профилактические и лечебные мероприятия в регионах со схожими природно-климатическими условиями.

Современные технологии и городская инфраструктура требуют инновационных подходов к обнаружению пожароопасных ситуаций. Эффективное и сверхбыстрое обнаружение возгораний становится неотъемлемой частью обеспечения безопасности. С этой целью синтезируются и реализуются системы способные обнаруживать и информировать об пожароопасной ситуации за считанные секунды, в статье синтезируется одна из таких систем. Исследование и синтез математической модели цифрового универсального пожарного датчика, который в свою очередь является комплексом взаимосвязанных датчиков, актуально в связи с постоянным развитием инфраструктуры систем, возрастающей сложностью электрооборудования и необходимость сокращению ущерба, возникающего при возникновении и распространении пожаров. Предиктивная диагностика работоспособности электрооборудования, позволяет своевременно выявлять и устранять потенциальные угрозы пожарной безопасности. В рамках данного исследование приводится теоретическая математическая модель реального цифрового универсального пожарного датчика, сперва в упрощенном варианте, затем в усложненном с учетом конструкции и статистического подхода к задаче нахождения порогов срабатывания датчика, приведено описание параметров математической модели и последовательного принципа работы. Данный датчик представляет собой инновационное решение в области пожарной безопасности, которое обеспечивает высокий уровень контроля и эффективности в реальном времени. На основе теоретических моделей, представленных в статье, разработана математическая модель датчика, которая смоделирована с использованием программного средства Simulink на реальных данных, полученных от производителя датчика. Результаты моделирования показали, что модель корректно описывает поведение реального датчика на всех каналах и может быть использована в дальнейших исследованиях, таких как прогнозирование и обнаружения пожароопасных ситуация с использованием нейронных сетей. Синтез предложенной системы необходим для дальнейших исследований в область прогнозирования и обнаружения пожароопасных ситуаций на основе полученной математического модели.