Статья посвящена исследованию кривых, не представимых пересечением двух поверхностей. В современной архитектурной практике очень часто отходят от классических форм, заменяя их сложными поверхностями. В последнее время наблюдается развитие такого архитектурного стиля, как архитектурная бионика или биотек. Столкнувшись с проблемами устойчивого развития и его воздействия на окружающую среду, строительный сектор сталкивается с настоятельной потребностью в инновациях. Архитектура представлена, как одна из многообещающих областей использования знаний, основанных на биологических исследованиях, и способных реагировать на текущие экологические проблемы. Действительно, многие виды животных и растений знают, как применять стратегии адаптации к окружающей среде и ее преобразованиям, формируя вместе с ней устойчивую экосистему. Технические достижения в наблюдении в очень малых масштабах позволяют получить более глубокие знания о том, как работает природа, и предлагают новый источник знаний и вдохновения для архитектуры.

Ключевые слова: архитектура, пространственные кривые, аксонометрические проекции кривых, заузленные кривые, бионика, биомимикрия, экоинновация

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения

Векторными полями в акустике океана называют поля колебательной скорости и плотности потока мощности. Методами векторного анализа проводится теоретический анализ и классификация особых точек в гидроакустическом волноводе. Моделирование поля потока мощности осуществляется как произведение полей давления и компонент поля вектора колебательной скорости. Поля давления и колебательной скорости вычисляются методом нормальных волн. Осуществляется моделирование поля потока мощности в гидроакустических волноводах с различными профилями скорости звука и различными акустическими свойствами дна. Выявляются некоторые закономерности расположения особых точек.

Ключевые слова: гидроакустический волновод, поле давления, поле колебательной скорости, поле потока мощности, сингулярные точки

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 1.3.7 - Акустика

Рассмотрено моделирование процесса раздачи профильных нефтяных труб в скважине посредством конусного пуансона и выполнено на этой основе определение силы, необходимой для его проталкивания. Найдено нормальное усилие на один выступ профиля трубы. Учтено изменение сопротивления деформации и геометрии профиля при раздаче. Определен оптимальный угол конусности и выбраны геометрические параметры пуансона, включающие наибольший и наименьший диаметры и его длину. Приведен числовой пример расчета по полученным формулам, который показывает техническую осуществимость процесса.

Ключевые слова: раздача, нефтяные профильные трубы, усилие на выступ, уравнение равновесия, сопротивление деформации, геометрия инструмента, числовой пример

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В работе рассмотрена математическая модель процесса ионно-лучевого травления. Рассмотрено нелинейное дифференциальное уравнение ионно-лучевого травления первого порядка. Установлено, что модельное уравнение ионно-лучевого травления может быть сведено к однородному уравнению Монжа-Ампера. Для этого уравнения предъявлены некоторые классы точных решений. Методом функционального разделения переменных получено степенное решение, которое зависит лишь от набора констант и не содержит произвольных функций. Так же найдены решения, которые линейно зависит от произвольных функции от координатной переменной и от временной переменной. Сформулированы предположения и явные условия как из семейств решений уравнения Монжа-Ампера выделить решения, соответствующие рассматриваемому модельному процессу. Указан класс нелинейных уравнений в частных производных первого порядка, которые также могут быть сведены к уравнению Монжа-Ампера. Установлены ограничения на скорость травления, которые позволяют свести уравнение ионно-лучевого травления к линейному гиперболическому уравнению второго порядка, для которого методом разделения переменных удается получить решение в виде ряда Фурье.

Ключевые слова: уравнение ионно-лучевого травления, уравнение Монжа-Ампера, модельные решения, точные решения

1.1.2 - Дифференциальные уравнения и математическая физика , 1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Для моделирования динамики изменения уровня в расширителе продувки парогенератора (РП ПГ) и поддержания его в установленных пределах в среде динамического моделирования технических систем SimInTech составлены теплогидравлическая схема и математическая модель системы автоматического регулирования уровня с регулятором на базе нечеткой логики. Техническая реализация регулятора уровня в РП ПГ представлена на платформе типовых программно-технических средств (ТПТС–ЕМ), используемых в качестве средств низовой автоматики для управляющих систем в автоматизированных системах управления технологическим процессом АЭС с водо-водяным энергетическим реактором с номинальной электрической мощностью 1000 МВт (ВВЭР–1000).

Ключевые слова: реактор, продувка, парогенератор, коррозия, эрозия, износ, теплоноситель, расширитель продувки, регулятор, модель, нечеткая логика, уровень, давление, расход

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.4.9 - Ядерные энергетические установки, топливный цикл, радиационная безопасность

В работе предложена модель контура с пульсирующей циркуляцией жидкого теплоносителя для охлаждения масляного трансформатора и исследована зависимость коэффициента теплопередачи от частоты пульсации жидкости в нагреваемом контуре. В результате проведенных экспериментов установлено, что амплитуда давлений остается практически неизменной до частоты 0,45 Гц, затем резко уменьшается и при частоте 0,9 Гц составляет примерно 12,5 кПа. Также установлено, что в нагреваемом контуре (1 контур) разность температур превышает разность температур в греющем контуре (2 контур), что связано с тем, что скорость течения жидкости в греющем контуре превышает скорость течения в нагреваемом контуре. Проведенный теоретический расчет показал, что в предложенной модели коэффициент теплопередачи достигает максимума при частоте пульсации 0,6 Hz и составляет 133,675 Вт/м2К .

Ключевые слова: энергоэффективность, масляный трансформатор, рекуперация тепла, теплообменник, охлаждение трансформатора

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.4.2 - Электротехнические комплексы и системы

В работе рассматриваются теоретические исследования деформированного состояния нагельного соединения с когтевыми шайбами в конструкциях из ЛВЛ (от англ. LVL – Laminated Veneer Lumber). Разработана математическая модель снеговой нагрузки. Приводится методика теоретических вычислений ползучести от действия периодической нагрузки на основе ранее выполненных экспериментов.

Ключевые слова: когтевая шайба, ЛВЛ, соединение, деформация, математическая модель, нагрузка, уравнение регрессии, влажность, ползучесть

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения

Рассмотрено регулирование напряженно-деформированного состояния плиты перекрытия с целью выбора оптимального конструктивного решения каркаса уникального здания. Предложено три варианта конструктивных решений с варьированием армирования плиты и сечений вертикальных элементов каркаса. Численный эксперимент выполнен методом конечных элементов с использованием программного комплекса Лира-САПР. Для повышения точности полученных результатов произведены расчеты с учетом нелинейной работы материалов. Расчетная модель плиты перекрытия включает в себя физически нелинейные оболочечные конечные элементы. Нелинейные загружения моделировались с учетом ползучести бетона. По результатам проведенных расчетов выполнен анализ прогибов плиты перекрытия и расхода материалов. Численный эксперимент позволил предложить целесообразное конструктивное решение по каркасу уникального здания.

Ключевые слова: напряженно-деформированное состояние, метод конечных элементов, уникальное здание, физическая нелинейность, закон деформирования, каркас здания

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения

Приведена методика численного расчета параметров русла реки в рукавах. Используется метод нелинейного программирования для анализа диссипативных систем с сосредоточенными параметрами. Методика ориентирована на компьютерное моделирование в среде инженерного пакета MathCad. Приведены результаты эксперимента.

Ключевые слова: распределение водного потока, методика расчета, многоузловые участки рек, расход воды

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.6 - Гидротехническое строительство, гидравлика и инженерная гидрология (технические науки)

В работе рассматривается задача о приведении в покой колебаний плоской мембраны, управляемой с помощью сил, приложенных ко всей площади мембраны и ограниченных по абсолютной величине. Приводятся достаточные условия на начальные данные отклонения и скорости мембраны, при которых возможна полная остановка движения за конечное время. Проводится также оценка времени приведения в покой. Используемая в работе теорема об оценке собственных функций задачи Дирихле для уравнения Лапласа позволяет уточнить упомянутое достаточное условие по сравнению с работой Ф.Л.Черноусько, где рассмотрена аналогичная задача, и также применяется метод разложения неизвестного управления и соответствующего решения по собственным функциям задачи Дирихле для уравнения Лапласа.

Ключевые слова: управление, волновое уравнение, ограниченная распределенная сила, метод Фурье, счетная система гармонических осцилляторов

1.1.7 - Теоретическая механика, динамика машин , 1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В статье рассмотрена модель идентификации параметров электродвигателя методом свободного выбега путем создания модели процессов разгона и торможения в среде Scilab Xcos. Модель построена на основе упрощенной модели электродвигателя в виде апериодического звена первого порядка, которая дополнена моделью механического звена, соединенного с валом электродвигателя. Учет инерционности электромагнитных процессов позволяет адекватно моделировать состояние и параметры электродвигателя. Идентификация позволяет определить момент инерции механической части электродвигателя. Модель построена на основе системы дифференциальных уравнений, описывающих динамику процессов разгона и торможения электродвигателя. Схема модели имеет в своем составе блоки для решения системы дифференциальных уравнений и блоки для вычисления идентифицируемого параметра. Проведено имитационное моделирование в среде Scilab Xcos для оценки функциональности полученной схемы модели. Значения искомого момента инерции вычисляется от начала и до конца процесса моделирования, при этом получаются правильное значение, за исключением короткого участка в начале разгона. Полученные графические зависимости позволяют наглядно проиллюстрировать процесс разгона и торможения электродвигателя в виде переходных функций для вращающих моментов.

Ключевые слова: электродвигатель, момент инерции, электромагнитный момент, метод выбега, идентификация параметров, вращающий момент, схема модели, переходная функция

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В работе предлагается теоретическая модель автогенераторов на резонансно-туннельных диодах. На её базе проведено численное моделирование полосы синхронизации автогенератора. Проведен анализ влияния сопротивления растекания и индуктивности резонатора на полосу синхронизации. Показано, что при малой добротности, а также при учете нелинейности емкости и автосмещения частотные характеристики автогенератора будут несимметричны и области неустойчивости синхронных стационарных колебаний будут иметь сложную форму.

Ключевые слова: теоретическая модель, численное моделирование, добротность колебательной системы, полоса синхронизации, нелинейность емкости, автосмещение, частотные характеристики, область неустойчивости, сопротивление растекания, индуктивность резонатора

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.2.13 - Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения

В настоящей статье рассматривается новый метод корректировки путевой скорости беспилотного летательного аппарата мультикоптерного типа и исходной, ранее спланированной траектории его движения, - с учетом ветровых горизонтальных стационарных потоков. Применение данной методики для локального перепланирования отрабатываемых траекторий позволяет снизить вероятность потери устойчивости и управляемости такого аппарата, а также уменьшить энергетические затраты при движении в условиях значительных ветров при допустимом отклонении от исходной траектории. Разработанный алгоритм является базой для синтеза более точных алгоритмов локальной корректировки первоначальной траектории движения в условиях сложного поля ветровых скоростей. Работоспособность алгоритма подтверждается физической корректностью результатов моделирования.

Ключевые слова: беспилотный летательный аппарат, ветровая нагрузка, устойчивость и управляемость аппарата, локальная корректировка спланированной траектории, снижение энергетических затрат

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Результаты клинических исследований являются основным источником информации при осуществлении врачебной деятельности в соответствии с принципами доказательной медицины. На данный момент информационные системы, которые позволяли бы врачу подбирать клинические исследования в рамках нозологии, наиболее соответствующие профилю конкретного пациента, с целью дальнейшего анализа их результатов и подбора терапии, отсутствуют. Коллективом авторов был предложен алгоритм поиска клинических исследований по критериям включения, что в свою очередь позволит значительно повысить эффективность и сократить время поиска и выбора терапии.

Ключевые слова: клинические исследования, алгоритмы критериального поиска, методы критериального поиска, включающие факторы, поиск ближайшего класса, сервисы

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

Современные методы определения параметров орудия не учитывают все особенности глубокого рыхления, прежде всего, такие важнейшие показатели качества разуплотнения почв, как степень крошения и конфигурация зоны разрыхления. Поэтому поиск решения проблемы по оценке качества разуплотнения почвы на стадии проектирования в зависимости от параметров рабочих органов глубокорыхлителя и заданных физико-механических характеристик почвы является актуальной задачей.

Ключевые слова: математическое моделирование, глубокое рыхление, почворыхлящие элементы, алгоритм расчета, степень крошения

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 4.3.1 - Технологии, машины и оборудование для агропромышленного комплекса

Устройства сбора данных Глобальной системы позиционирования (GPS) зарекомендовали себя как полезные инструменты для сбора реальных данных о движении. Данные, собранные этими устройствами, предоставляют ценную информацию при изучении параметров движения ТС. Для моделирования транспортных средств эти данные имеют неоценимое значение для анализа расхода топлива и производительности транспортных средств. В исследовании представлена методология разработки ездового цикла специальных автомобилей, в ходе которых исследуется, загружается и обрабатывается профиль скорости конкретного типа транспортного средства, а также производится фильтрация зашумленных данных для чистоты поставленного эксперимента. Проанализированы данные испытаний для тяжелых условий эксплуатации. Разработан городской ездовой цикл для специального грузового автомобиля автобетоносмесителя в условиях города Тюмень. Оценивается расчетная экономия топлива указанного транспортного средства.

Ключевые слова: ездовой цикл, топливная экономичность автобетоносмесителя, зашумленные данные, фильтрация данных, ГЛОНАСС/GPS

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.9.5 - Эксплуатация автомобильного транспорта

Проведена отладка методики моделирования локальной атомной структуры и спектров рентгеновского поглощения для ионов цинка в водном растворе в присутствии арахиновой кислоты. Рассмотрены модели локальной структуры цинка с различной координационной геометрией и изменением расстояний между ионом цинка и молекулами воды в плоскости и аксиальном направлении. Установлена наиболее вероятная локальная структура цинка в растворе в присутствии арахиновой кислоты.

Ключевые слова: арахиновая кислота, липидный слой, локальная атомная структура, водная субфаза, спектроскопия рентгеновского поглощения, полное внешнее отражение, цинк, биомембрана, метод конечных разностей, монослой

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 1.3.8 - Физика конденсированного состояния

В промышленном производстве на складских работах довольно широкое применение находят погрузчики-штабелеры, применяемые для погрузки и транспортировки грузов, упакованных на паллетах. В основном, при выполнении погрузочно-транспортной технологической операции функциональных возможностей штабелера достаточно. При появлении препятствия или укладке паллетов необходима дополнительная маневренность, вследствие которой теряется общая производительность погрузчика. В результате проведенных исследований получено, что при обходе препятствий и укладке паллетов, затрачиваемое время на маневрирование шасси составляет до 13%, при этом коэффициент использования погрузчика-штабелера по производительности составляет 0,7. Проведено численное моделирование процесса позиционирования грузозахватного органа погрузочно-транспортного агрегата, на этой основе предложена и разработана конструкция погрузчика-штабелера, с расширенными функциональными возможностями, в частности, увеличенная за счет использования манипулятора-трипода и двух направляющих исполнительных приводов зона обслуживания , что позволяет уменьшить время выполнения технологической операции погрузки и разгрузки паллетов в складских работах. Посчитаны геометрические, структурные и кинематические параметры механизма погрузчика.

Ключевые слова: численное моделирование, погрузчик-штабелер, зона обслуживания, грузозахватный орган, манипулятор, шарниры, шасси, структурный анализ, геометрический анализ, кинематический анализ, исполнительный привод, паллет

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ