При выборе метода интенсификации оценка теплогидравлической эффективности является важным критерием. В данной работе проведена оценка теплогидравлической эффективности пульсационного метода интенсификации теплообмена применительно к коридорному пакету труб. Теплогидравлическая эффективность оценивалась путем сопоставления отношения прироста числа Нуссельта к приросту коэффициента гидравлического сопротивления в пульсационном течении по сравнению со стационарным течением. Коэффициент гидравлического сопротивления определялся путем численного моделирования в AnsysFluent. Результаты численного исследования показали, что увеличение произведения амплитуды пульсаций и числа Струхаля приводит к понижению теплогидравлической эффективности при всех значениях числа Рейнольдса, при этом теплогидравлическая эффективность выше при минимальных значениях числа Рейнольдса.

Ключевые слова: фактор аналогий Рейнольдса, пульсация потока, интенсификация теплообмена, теплогидравлическая эффективность

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.3 - Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение

Строительный контроль на стадии подготовки к сдаче объекта требует проверки качества наружных ограждающих конструкций по параметру воздухопроницаемости. Имеющаяся в распоряжении специалистов методика ГОСТ 31167, как и другие аналогичные методики, основана на принципе создания и поддержания требуемого перепада давлений в помещении и за его границей длительное время, одновременно определяя и расход подаваемого для испытаний воздуха. Суть этого метода ограничивает возможности количественной оценки величин воздухопроницаемости через конкретные участки наружных ограждающих конструкций, а позволяет определять только комплексные показатели для одного помещения или группы помещений без указания конкретных величин дефектов различных типов наружных стен, заполнений оконных, дверных проемов и примыканий. Предлагаемый способ качественной и количественной оценки воздухопроницаемости основан на дополнительном анализе температурных полей внутренних поверхностей наружных ограждающих конструкций при обеспечении заданной разности давлений и температур внутреннего и наружного воздуха, поступающего в помещение за счет создания разрежения. Проведение натурных исследований обязательно дополняется результатами численного моделирования конструкций в неразрушенном и дефектном состояниях.

Ключевые слова: нестационарный теплоперенос, численное моделирование, расчет температур в дефектной области, анализ температурных полей, сопротивление воздухопроницанию, экспериментальная оценка воздухопроницаемости

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

В работе реализован метод, позволяющий определить параметры объекта управления третьего порядка на основе целевой функции метода наименьших квадратов. Проведенные численные и лабораторный эксперименты позволяют говорить об эффективности реализованного метода.

Ключевые слова: идентификация, оптимизация, МНК, метод Левенберга-Марквардта, дифференциальное уравнение

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.4.1 - Теоретическая и прикладная электротехника

В данной работе обозревается ряд алгоритмов для решения задачи построения карты и задачи SLAM − Simultaneous localization and mapping − в различных постановках. Эти задачи решаются на графовой структуре, описывающей горную выработку, в которой установлена система локализации из стационарных точек доступа. Для решения задачи SLAM используется алгоритм FastSLAM в различных модификациях в зависимости от метода оценки позиций точек доступа. Во всех предложенных решениях удалось достичь ошибки оценки позиций точек доступа не более 2 метров. Задача построения карты решается как комбинаторная задача поиска перестановки точек доступа по известным позициям. Предложенный алгоритм поиска перестановки показал ощутимые преимущества по времени выполнения перед методом полного перебора на системах с 5 и более точками доступа.

Ключевые слова: граф, горная выработка, локализация, построение карты, SLAM, MCMC, фильтр частиц, фильтр Калмана, метод Байеса

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Приведено сравнение величин технологической осадки при устройстве различных вариантов «стены в грунте». Выполнено численное моделирование устройства ограждения «стена в грунте» в слабых водонасыщенных глинистых грунтах в программном комплексе Plaxis 3D. По результатам выполненной работы выявлено, что при устройстве «стены в грунте» траншейного типа технологическая осадка основания фундамента здания во много раз превышает величины при устройстве «стены в грунте» из буросекущихся свай.

Ключевые слова: технологическая осадка, ограждение котлована, «стена в грунте», численное моделирование, Plaxis

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

В статье рассматривается математическая модель гидравлических ножниц экскаватора, описывающая функциональные зависимости их основных параметров на основе регрессионных статистических данных. Представлен алгоритм процесса подбора оптимальных параметров гидроножниц, используемых для разрушения металлических конструкций в процессе демонтажа, приведено описание разработанного программного приложения, автоматизирующего процесс подбора этих параметров. Описанное в статье приложение позволит сократить сроки этапа проектирования навесного оборудования экскаваторов.

Ключевые слова: навесное оборудование, гидравлические ножницы, демонтаж, резка металла, проектирование, математическая модель, автоматизация, подбор параметров, алгоритм, программа

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.5.11 - Наземные транспортно-технологические средства и комплексы

Рассматривается автоматический подбор коэффициентов ПИД-регуляторов двигателей квадрокоптера на основе 3D-модели. Данный подбор стал возможен благодаря рассмотренному в статье методу экспорта 3D-модели квадрокоптера, созданной в CAD-системе Solidworks, в среду Matlab/Simulink, а также с дальнейшим применением библиотеки SimMechanics. Для подбора коэффициентов в проекте Simulink также была реализована система управления квадрокоптером, сигналы с которой поступали на двигатели в соответствии с их физическим расположением. Результатом статьи является визуализация полета 3D-модели квадрокоптера с системой управления, реализованной в Simulink.

Ключевые слова: solidworks, matlab, simulink, квадрокоптер, бпла, пид, simmechanics

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

В статье выполнен расчет вероятности безотказной работы деталей несущей конструкции грузоподъемного оборудования зарубежного производства, предназначенного для выполнения погрузочно-разгрузочных работ каменного строительного материала. При выполнении расчетов применено компьютерное моделирование напряженно-деформированного состояния методом конечных элементов. Отличительной особенностью предложенной методики расчета является минимальное необходимое количество выполнений компьютерных экспериментов, учитывая, что часть задаваемых исходных данных являются переменными.

Ключевые слова: вероятность безотказной работы, грузоподъемное оборудование, надежность

1.1.8 - Механика деформируемого твердого тела , 1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В настоящее время в промышленности, большое применение находят себе погрузчики для штучных грузов, применяемых при выполнения технологического процесса погрузки-транспортировки и укладки бочек с нефтью. В частных случаях при погрузочно-транспортных работах, функциональных возможностей погрузчика хватает, но при укладки груза или возникновении препятствий, необходимо маневрировать с помощью шасси погрузчика, что значительно увеличивает время выполнения технологического процесса. Результаты проведенных исследований показали, что при выполнении технологической операции захвата, транспортировки и укладки бочек, время на перемещение шасси составляет до 12%, при этом коэффициент производительности погрузчика составляет 0.65. Проведено численное моделирование процесса позиционирования грузозахватного органа выходного звена погрузочно-транспортного агрегата, на этой основе предложена и разработана конструкция погрузчика на базе штабелера. Посчитана степень подвижности манипуляционного механизма погрузчика по формуле Сомова-Малышева. Проведен кинематический анализ, рассчитана теоретическая рабочая зона обслуживания выходного звена грузозахватного органа погрузчика, сформированная в программном комплексе Mathcad.

Ключевые слова: численное моделирование, погрузчик, манипулятор, шарниры, шасси, структурный анализ, степень подвижности, кинематический анализ, зона обслуживания, грузозахватный орган, механизм

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.5.21 - Машины, агрегаты и технологические процессы

В настоящее время существует множество причин, почему обучение технологиям искусственного интеллекта (ИИ) может быть важным для сегодняшних студентов. Поэтому дисциплины, связанные с ИИ, вузы активно включают в образовательные программы бакалавриата и магистратуры. Важно научить студентов понимать, как работают такие технологии, и как их можно использовать для решения различных задач. В свою очередь, обучение немыслимо без демонстрации примеров решения различных задач. Важным же этапом в решении задачи машинного обучения вообще, в т.ч. задачи компьютерного зрения, является этап формирования обучающей выборки. Поэтому возникла идея написания программы, которая способна была бы генерировать датасеты по разнообразным тематикам для задач компьютерного зрения. Формат данных генерируемой выборки для обучения train.csv общепринят и выглядит следующим образом: каждая строка представляет собой описание одного изображения; первый столбец содержит метки классов, к которым принадлежит изображение; оставшиеся столбцы содержат пиксельные значения изображения, например, в виде плоского вектора, где каждое значение соответствует яркости соответствующего пикселя на изображении. Полученные датасеты можно использовать для организация проектной деятельности учащихся по искусственному интеллекту.

Ключевые слова: искусственный интеллект, машинное обучение, компьютерное зрение, нейронная сеть, обучающая выборка, датасет, C#, пиксель, субпиксельная обработка изображений, организация проектной деятельности учащихся

1.2.1 - Искусственный интеллект и машинное обучение , 1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В настоящей работе исследованы тепловые свойства пористых материалов с топологией трижды периодических минимальных поверхностей (ТПМП) Шварца. На основе обобщения результатов вычислительных экспериментов получены зависимости теплофизических свойств ТПМП-материалов от макроструктурных параметров: размера и толщины элементарной ячейки. Исследованы свойства наиболее распространенных термопластичных полимеров PETG, ABS, PLA, PHP, применяемых в аддитивном производстве. Показано, что коэффициенты теплопроводности рассмотренных ТПМП-материалов могут быть представлены в виде линейной функции от безразмерного геометрического параметра – относительной толщины стенки элементарной ячейки. Изменяя этот параметр, а, следовательно, и геометрическую структуру пористой среды, можно получить материал с заданными теплофизическими свойствами. Верификация полученных методом конечных элементов результатов выполнена на основе анализа сеточной сходимости решений.

Ключевые слова: эффективная теплопроводность, перенос тепла, пористый материал, пористость, термопластичный полимер, упорядоченная макроструктура, минимальная поверхность Шварца, трижды периодическая поверхность

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.6.11 - Технология и переработка синтетических и природных полимеров и композитов

Обсуждаются возможности малоизученного метода получения наноразмерных материалов электронной техники с заданной субструктурой – метода зонной сублимационной эпитаксии (ЗСЭ). В работе он комбинируется с методом градиентной жидкофазной эпитаксии (ГЖЭ). Спецификой является массоперенос в двухфазной среде (твердая подложка и газовая фаза инертного состава, выступающая в качестве транспортной среды) с предварительным нанесенением матричного слоя, формируемого из расплава. Особенностью процесса сублимации в исследовании являлась кристаллизация легкоплавкой эвтектики железо-кремний Предложена математическая модель процесса и проведено сопоставление с результатами эксперимента. Получены островковые структуры состава кремний (более 90 %), железо (до 8 %) и хром (около 1,5 %). Исследованы их параметры и распределение по размерам. Были использованы сканирующий зондовый микроскоп Solver-HV и растровый электронный микроскоп Quanta-200. В исследовании показано, что использование переходных процессов сублимационного переноса дает возможность воспроизводимо формировать нанослои легированного кремния и преобразовывать их в регулярные мезоструктуры.

Ключевые слова: метод микроразмерных ростовых ячеек, зонная сублимационная эпитаксия, градиентная жидкофазная эпитаксия, островковые наноструктуры

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

Прогнозирование потребления электрической энергии и мощности является актуальной и значимой проблемой. В данной работе рассматриваются актуальные методы прогнозирования потребления электрической энергии, отраженные в различных научных работах, проведен их анализ с выявлением более перспективных методов прогнозирования.

Ключевые слова: прогнозирование энергопотребления, статистические методы прогнозирования, нейросетевые методы прогнозирования, гибридные методы прогнозирования

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

В статье рассматривается значимость применения компьютерного моделирования для анализа технико-эксплуатационных характеристик изделий, выявления вероятных отказов. В работе представлены результаты исследования эксплуатационных условий работы резьбового соединения, сформулированы выводы об эффективности использования программного обеспечения ANSYS при проектировании продукции машиностроения.

Ключевые слова: резьбовое соединение, моделирование, инновационные технологии, оптимизация, запас прочности, эксплуатационные характеристики, шаг резьбы, машиностроение

1.1.8 - Механика деформируемого твердого тела , 1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Сигналы электрокардиограммы обладают уникальными характеристиками и структурой, которые трудно подделать. Это связано с тем, что электрическая активность сердца уникальна для каждого человека. Кроме того, основные биометрические параметры скрыты во время аутентификации по ЭКГ, что делает процесс более безопасным и защищенным от подделок. Целью данного исследования является оценка эффективности работы нейронных сетей для аутентификации по ЭКГ для сигналов с непериодическими нарушениями сердечного ритма. В качестве модели разработана сиамская нейронная сеть. Так же описаны этапы предварительной обработки ЭКГ сигналов, взятых из базы данных MIT-BIH. Представленная в работе модель достигла следующих результатов. Точность: 99,69%. Чувствительность: 99,43%. Специфичность: 99,94%. ROC-AUC: 99,69%. Результаты позволяют сделать вывод о том, что предложенная модель может эффективно проводить аутентификацию пользователей, которые имеют непериодические нарушения сердечного ритма при условии хотя бы небольшого числа зарегистрированных эталонов с нарушениями.

Ключевые слова: биометрическая аутентификация, ЭКГ, сиамская нейронная сеть, сверточная нейронная сеть, Евклидово расстояние, ROC-анализ

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.6 - Методы и системы защиты информации, информационная безопасность

Опоры постоянного усилия применяются на всех газо- и нефтеперерабатывающих заводах в случаях когда необходимо обеспечить подвижность трубопровода в точке его закрепления. В статье рассматривается алгоритм расчета формы профиля деталей опоры, имеющей определенную конструкцию. Данные детали обеспечивают постоянство вертикального усилия опоры трубопровода при его передаче от пружины сжатия на точку опоры трубопровода. Даны аналитический и геометрический варианты расчета. Статья будет полезна специалистам, занимающимся проектированием опор трубопроводов.

Ключевые слова: подвижное соединение, геометрический расчёт, изменяемая жёсткость, lisega, импортозамещение

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

В данной статье реализован алгоритм распознавания маркировки грузового контейнера на основе глубоких нейронных сетей. Основным преимуществом предложенного алгоритма – является отсутствие необходимости дополнительных преобразований изображения для локализации маркировки и сегментации символов. Для решения задачи локализации использовался алгоритм EAST. Для распознавания кода собственника и серийного номера контейнера были обучены модели нейронных сетей Faster R-CNN Resnet 50. В результате оценки точности работы алгоритма, были сделаны соответствующие выводы, а также сформулированы возможные варианты улучшения работы алгоритма.

Ключевые слова: машинное обучение, алгоритм, грузовые контейнеры, нейронная сеть, классификация изображений, распознавание

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

Приводится структурная модель интеллектуального ансамблевого классификатора неструктурируемых текстовых данных по степени конфиденциальности. Выделена наибольшим образом влияющая на эффективность классификации нейросетевая мета-модель. Произведена декомпозиция многокритериальной задачи конфигурирования интеллектуального классификатора на задачу выбора конфигурируемых гиперпараметров мета-модели и задачу подбора их значений. Осуществлено представление многокритериальной задачи выбора подлежащих конфигурированию гиперпараметров в виде иерархии, включающей в себя цель, критерии и альтернативы. Разработана методика выбора конфигурируемых гиперпараметров интеллектуального классификатора неструктурируемых текстовых данных по степени конфиденциальности на основе метода анализа иерархий.

Ключевые слова: DLP-система, неструктурируемые текстовые данные, интеллектуальный классификатор, гиперпараметры, метод анализа иерархий

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Основными характеристиками здания, необходимыми для выполнения динамического расчета, являются частота и форма собственных колебаний, которые напрямую связаны с его жесткостью, массой, а также жесткостью упругого основания. Для оценки влияния жесткости упругого основания рассмотрена эквивалентная идеализированная модель свободных колебаний консольного стержня, имеющего податливую заделку. Для рассмотренной модели получено трансцендентное уравнение, а также его численное решение, позволяющее проанализировать влияние жесткости упругого основания на собственные частоты поступательных форм колебаний. Выявлено, что с увеличением жесткости упругого основания увеличиваются частоты собственных колебаний, однако влияние ограничено и имеет асимптотический характер. Установлено, что жесткость упругого основания может оказывать существенное влияние на собственные частоты первых пяти изгибных форм колебаний и для форм более высокого порядка может не учитываться.

Ключевые слова: динамика, собственные колебания, собственные частоты, здание, сооружение, трансцендентное уравнение, упругое основание, упругая опора

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

В работе рассматривается модельная задача совместного термического и диффузионного процесса в кремнии. Математической моделью этого процесса является начально-краевая задача для системы линейных дифференциальных уравнений в частных производных параболического типа. В этой системе одно уравнение описывает процесс распространения тепла в кремнии, а другое - процесс диффузии примеси в нем. При этом уравнения не являются независимыми так, как коэффициент диффузии зависит от температуры. Для каждого уравнения в этой системе поставлены соответствующие начально-краевые условия. Для поиска приближенного решения возникшей задачи используется неявная разностная схема и классический метод прогонки. В работе представлено описание численного алгоритма и точные расчетные формулы для решения дискретизированной параболической задачи.

Ключевые слова: модель термодиффузионного процесса, численное моделирование, метод прогонки, неявная разностная схема

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В статье анализируется формообразование зданий и сооружений в современной архитектурной практике. Форма в архитектуре – это прежде всего средство выражения и перевода понятий. Это также то, что в конечном итоге заполняет и разделяет пространство, в котором мы живем. Форма в архитектуре может иметь большое символическое и культурное значение и может преобразовывать пространство к лучшему или к худшему. Простейшие из форм известны как первичные формы. К основным формам относятся круги, треугольники и квадраты. Каждая форма может быть создана комбинацией основных форм. При повороте или расширении основные формы могут создавать трехмерные объемы, известные как основные тела. В современной архитектурной практике очень часто прибегают к использованию сложных форм, созданных с использованием пространственных кривых. Задачей архитектора является полное визуальное представление таких форм на чертежах, а также с использованием современных программных графических пакетов. В статье поднимается проблема правильной интерпретации архитектурных форм, образованных такими пространственными кривыми (на примере кривой Гильберта).

Ключевые слова: архитектура, пространственные кривые, аксонометрические проекции, кривая Гильберта, модернизм, формообразование, орнаментальность, пространство

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

В статье представлена и обоснована структура оригинальной комбинированной патоспецифической измерительной установки для диагностики глаукомы, которая позволит проводить комплексный анализ гидро- и гемодинамики глаза и этим повысит качество диагностики глаукомы. На основании этой структуры в работе был дан развернутый метрологический анализ данной установки как средства биомедицинских измерений. Приведены краткие выводы по работе и определены перспективы дальнейшего развития проекта.

Ключевые слова: комбинированная патоспецифическая измерительная установка, тонометрия, реография, сфигмография

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 1.3.6 - Оптика

Создание современной многоэлементной оптической техники с требуемыми пространственно-частотными характеристиками требует применения оптических слоев с заданными параметрами. Только при применении многослойных покрытий можно достичь минимальных потерь на пропускание объективов и реализовать их антибликовую защиту, или получить высокие значения коэффициента отражения в зеркалах кольцевых резонаторов. Проверить готовность к производству такой оптики можно, например, посредством реализации контроля толщины как для прозрачных, так и для непрозрачных слоев, которая должна находится в пределах допустимых отклонений от ожидаемого заданного значения. В данной статье приводится теоретическое обоснование интерференционного метода контроля толщины слоя, а также предлагаются оригинальные схемно-технические решения на его основе, позволяющие получить оценку искомой толщины.

Ключевые слова: оптические покрытия, поляризация, измерение толщины, подложка, пластина Савара

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 1.3.6 - Оптика

В статье построена и исследована математическая модель колебаний аэродинамического маятника в потоке движущейся среды. В качестве модели воздействия среды на тело принята модель квазистатического обтекания пластинки средой. Согласно этой гипотезе, аэродинамические силы, действующие на тело, прикладываются в центре давления. В нашей задаче центр давления является подвижным относительно пластинки. Получены уравнения движения для рассматриваемого тела. Проведен переход к новым безразмерным переменным. Показано нарушение единственности при определении угла атаки в точках, где воздушная скорость центра давления близка к нулю. Построены огибающие для некоторых областей неоднозначности с помощью многократного решения алгебраических нелинейных уравнений полученных из кинематических соотношений. Для этого определяются координаты точек возврата, находится решение самих уравнений и изображаются границы областей неоднозначности. В математическом пакете MATLAB 18 написана программа, которая строит верхнюю и нижнюю границы областей неоднозначности.

Ключевые слова: тело, область неоднозначности, огибающие, точки возврата

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Статья посвящена разработке компьютерной программы, с помощью которой можно производить моделирование численности проточных и непроточных культур микроорганизмов для учебных целей. В качестве базовой модели роста биомассы взята модель Моно. Для математического описания клеточных популяций использован аппарат обыкновенных дифференциальных уравнений. Так были созданы структура и функционал электронного учебного модуля с его последующей реализацией на языке Python. В результате была разработана лабораторная «Моделирование проточных и непроточных культур микроорганизмов», в форме компьютерной программы, выполняемая в рамках освоения дисциплины «Биофизика» и заключающаяся в изучении основных принципов и методов моделирования процессов развития микроорганизмов в проточных и непроточных культурах. Разработанная программа внедрена в учебный процесс.

Ключевые слова: компьютерная программа, клеточная популяция, биофизика, микроорганизмы, компьютерное моделирование, модель Моно, Python, биомасса, проточные условия, непроточные условия, система уравнений

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 5.8.7 - Методология и технология профессионального образования