Қазақстан республикасы білім және ғылым министрлігі министерство образования и науки республики казахстан
жүктеу/скачать 5,71 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- «Транспортная наука и инновации», посвященная Посланию Президента РК Н.А. Назарбаева «Нҧрлы жол - путь в будущее»
- Материалы XXXIX Республиканской научно-практической конференции студентов
- ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА 3D МОДЕЛИРОВАНИЯ К ИССЛЕДОВАНИЮ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ЗАДАЧ Әлімбет А.П. . – студент (г. Алматы, КазНУ)
- Максимов В.Ю. – PhD (г. Алматы, КазНУ)
Парадокс Вигнера Это усложнѐнный вариант эксперимента Шрѐдингера. Юджин Вигнер ввел категорию «друзей». После завершения опыта экспериментатор открывает коробку и видит живого кота. Вектор состояния кота в момент открытия коробки переходит в состояние «ядро не распалось, кот жив». Таким образом, в лаборатории кот признан живым. За пределами лаборатории находится друг. Друг еще не знает, жив кот или мѐртв. «Транспортная наука и инновации», посвященная Посланию Президента РК Н.А. Назарбаева «Нҧрлы жол - путь в будущее»
41 Друг признает кота живым только тогда, когда экспериментатор сообщит ему исход эксперимента. Но все остальные друзья еще не признали кота живым, и признают только тогда, когда им сообщат результат эксперимента. Таким образом, кота можно признать полностью живым (или полностью мертвым) только тогда, когда все люди во вселенной узнают результат эксперимента. До этого момента в масштабе Большой Вселенной кот, согласно Вигнеру, остаѐтся живым и мѐртвым одновременно. В квантовых вычислениях состоянием Шредингеровского кота называется особое запутанное состояние кубитов, при котором они все находятся в одинаковой суперпозиции всех нулей или единиц, то есть
CПИCOК ИCПOЛЬЗOВAННOЙ ЛИТЕPAТУPЫ
1)М. Джеммер. Эволюция понятий квантовой механики. — М.: Наука, 1985 2)Д. Хоффман. Эрвин Шрѐдингер. — М.: Мир, 1987 3)M. Jammer. The philosophy of quantum mechanics. — John Wiley & Sons, 1974. 4)Л. С. Полак. Эрвин Шредингер и возникновение квантовой механики // Э. Шрѐдингер. Избранные труды по квантовой механике. — М.: Наука, 1976. — С. 347—392. 5)Храмов Ю. А. Шрѐдингер Эрвин (Schrodinger Erwin) // Физики: Биографический справочник / Под ред. А. И. Ахиезера. — Изд. 2-е, испр. и дополн. — М.: Наука, 1983. — С. 302. — 400 с. — 200 000 экз. (в пер.
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА 3D МОДЕЛИРОВАНИЯ К ИССЛЕДОВАНИЮ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ЗАДАЧ Әлімбет А.П. . – студент (г. Алматы, КазНУ) Максимов В.Ю. – PhD (г. Алматы, КазНУ)
Многие практические задачи, к сожалению, не решаются аналитически. Поэтому важно научиться производить численный анализ. Численное моделирование является одним из эффективных методов изучения сложных систем. Численное моделирование подразумевает создание математической модели движения изучаемой системы и дальнейшее еѐ исследование с использованием численных методов, которые реализуются на компьютере. Трехмерное численное моделирование в аэродинамике было экзотикой и касалось, в основном, довольно простых геометрий и исследуемых течений. Сейчас все намного проще. Задача 3D моделирования в представленной работе — разработать визуальный образ объекта. С помощью 3D можно и создать точную копию конкретного предмета, и разработать новое, даже нереальное представление до сего момента не существовавшего объекта. В настоящее время для распространения применения кодов вычислительной аэродинамики в промышленности облегчены процедуры их использования, в особенности, импорта геометрии, генерации сетки и контроля процесса решения [1-3]. Аэродинамика – это наука об общих законах движения газа (преимущественно воздуха), а также о взаимодействии газа с движущимися в нем телами. Это взаимодействие может быть механическим и тепловым, в результате чего на летательных аппаратах в процессе его полета в атмосфере действуют аэродинамические силы, происходит нагрев его поверхности. Именно благодаря аэродинамическим силам возможен полет самолета или вертолета, т.е. аппаратов тяжелее воздуха. Однако
«Транспортная наука и инновации», посвященная Посланию Президента РК Н.А. Назарбаева «Нҧрлы жол - путь в будущее»
42 аэродинамические силы не только поднимают летательный аппарат в воздух, но и создают вредное сопротивление его движению, а нагрев поверхности летательного аппарата приводит к изменению прочностных характеристик его конструкции. В настоящее время вычислительная аэродинамика является одной из ветвей современной аэродинамика, в которой можно выделить три направления [2]: Теоретическая аэродинамика Экспериментальная аэродинамика Вычислительная аэродинамика Преимущества вычислительной аэродинамики перед экспериментальной: 1) снижение времени предварительной подготовки при проектировании и при разработке; 2)возможность моделирования условий течений, трудновоспроизводимых в эксперименте; 3) получение более широкой и подробной информации о физических величинах потока;
4) меньшая стоимость работ Современное моделирование сложных процессов и явлений невозможно без компьютера, без компьютерного моделирования. Компьютерное моделирование - основа представления (актуализации) знаний как в компьютере, так и с помощью компьютера и с использованием любой информации, которую можно актуализировать с помощью ЭВМ. Компьютерное моделирование от начала и до завершения проходит следующие этапы:
Постановка задачи. Предмодельный анализ. Анализ задачи. Исследование модели. Программирование, проектирование программы. Тестирование и отладка. Оценка моделирования. Документирование. Сопровождение. Использование (применение) модели. Разновидность компьютерного моделирования - вычислительный эксперимент, осуществляемый экспериментатором над исследуемой системой или процессом с помощью орудия
эксперимента - компьютера, компьютерной технологии. Вычислительный эксперимент позволяет находить новые закономерности, проверять гипотезы, визуализировать события и т. д [3]. Вычислительный эксперимент - это эксперимент над математической моделью объекта на ЭВМ, который состоит в том, что по одним параметрам модели вычисляются другие еѐ параметры и на этой основе делаются выводы о свойствах явления, описываемого математической моделью. В проведении вычислительного эксперимента участвует коллектив исследователей - специалисты с конкретной предметной области, математики теоретики, вычислители, прикладники, программисты. Это связано с тем, что моделирование реальных объектов на ЭВМ включает в себя большой объѐм работ по исследованию их физической и математической моделей, вычислительных алгоритмов, программированию и обработке результатов. Вычислительный эксперимент включает в себя следующие этапы : • физическое описание процесса, то есть уяснение закономерности протекаемых явлений;
«Транспортная наука и инновации», посвященная Посланию Президента РК Н.А. Назарбаева «Нҧрлы жол - путь в будущее»
43 • разработка математической модели; • алгоритм или метод решения уравнений; • разработка программ; • проведение расчетов, анализ результатов и оптимизация. К основным преимуществам вычислительного эксперимента можно отнести следующие: • возможность исследования объекта без модификации установки или аппарата; • возможность исследования каждого фактора в отдельности, в то время как в реальности они действуют одновременно; • возможность исследования нереализуемых на практике процессов (важно для задач экологии). Опыт решения крупных задач показывает, что метод математического моделирования и вычислительный эксперимент соединяют в себе преимущества традиционных теоретических и экспериментальных методов исследования Для численного моделирования аэродинамических процессов существует большое количество расчѐтных пакетов. Одним из таких пакетов является OpenFoam, который и использовался в этой работе. OpenFOAM (англ. Open Source Field Operation And Manipulation CFD
ToolBox — «свободно распространяемый инструментарий вычислительной гидродинамики для операций с полями», скалярными и векторными). На сегодняшний день является одним из «законченных» и известных приложений, предназначенных для вычислений по методу конечного объѐма. В настоящей работе исследуется сверхзвуковой поток над ступенью, обращенной вперед. Описание задачи вводит поток с числом Маха, равным 3 на входе в прямоугольник со ступенью в области входа, что генерирует ударные волны. Эти ударные волны возникают при обтекании сверхзвукового газового потока твѐрдого тела [4]. Задача определяется следующим образом: Область решения имеет 2 измерения, состоит из короткого входного отрезка, за которым следует обращенная вперед ступень, высота которой составляет 20% от высоты всей секции, как это показано на рис.1.
Рисунок 1. Геометрия ступени, обращенной вперед
Основные уравнения Уравнение неразрывности:
«Транспортная наука и инновации», посвященная Посланию Президента РК Н.А. Назарбаева «Нҧрлы жол - путь в будущее»
44
0 U t (1)
(2) Уравнение количества движения для ньютоновской жидкости
p U UU t U (3)
C v
∇T
U p e C k Ue t pe V (4)
Начальные условия U = 0 м/с, p = 1 Пa, T = 1 K. Граничные условия Вход (слева) с fixedValue (фиксированным значением) для скорости U = 3 м/с = числу Маха 3, давления p = 1 Пa и температуры T = 1 K; Выход (справа) с zeroGradient (нулевым градиентом) U, p и T; Нескользящая адиабатическая стенка (дно); Плоскость симметрии (верх).
Свойства переноса Динамическая вязкость воздуха μ = 18.1μПa с. Термодинамические свойства Удельная изохорная теплоемкость Cv = 1.78571 Дж/кгK Газовая постоянная R = 0.714286 Дж/кгK Коэффициент теплопроводности k = 32.3 μВт/мK Название примера Пример forwardStep, находящийся в директории $FOAM TUTORIALS/sonicFoam. Название солвера sonicFoam: решение для
сжимаемого околозвукового/сверхзвукового ламинарного потока газа. Этот пример создан так, что скорость звука в газе c = √γRT = 1 м/с, вследствие чего скорость численно равна числу Маха, например, входная скорость, равная 3 м/с эквивалентна числу Маха 3. Это вычисление скорости звука может быть проверено с помощью соотношения для идеального газа Cp − Cv = R, т.e. коэффициент теплоты:
1
v p C R C C (5) Теперь мы строим простую сетку рис.2. Наша область состоит только из одного блока. В программном комплексе OpenFoam имеется, так называемый, генератор сетки, в котором мы указываем координаты вершин нашего объекта, указываем все стенки, вход и «Транспортная наука и инновации», посвященная Посланию Президента РК Н.А. Назарбаева «Нҧрлы жол - путь в будущее»
45 выход, а также указываем вид сетки (в данном случае регулярная конечно-разностная сетка, разрешением 150×90)
Рисунок 2. Создание конечно-разностной сетки
Результаты решения для U-составляющей вектора полной скорости на 2 сек. показаны на Рис. 3, они отчетливо демонстрируют возникшие неоднородности, т.e. ударные волны, возникающие впереди основания ступени.
Рисунок 3. Распределение U-составляющей вектора полной скорости в момент времени 2 сек.
Рисунок 4. Распределение линий тока U-составляющей вектора полной скорости в момент времени 2 сек.
«Транспортная наука и инновации», посвященная Посланию Президента РК Н.А. Назарбаева «Нҧрлы жол - путь в будущее»
46 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1.
Максимов В.Ю. Численное моделирование турбулентных течений жидкости в плоском канале. Дипломная работа Казахского Национального университета им. аль- Фараби. – Алматы, 2008. – 32с. 2.
Максимов В.Ю. Численное исследование турбулентных течений с дополнительным источником массы. Диссертация на соискание степени магистра технических наук. – Алматы, 2010. – 51с. 3.
. Рoуч П. Вычислительная гидродинамика. – M.: Мир, 1980. –616с. 4.
Зельдович Я.Б. Теория ударных волн и введение в газодинамику, М.; Изд-во АН СССР, 1946.-489 с.
Қоғамдағы, табиғи жағдайдағы немесе заңнама аясында, кҽсіпорын ҿзінің қажеттіліктерін қанағаттандыру ҥшін, кҽсіпорындар арасындағы бҽсекелестік кҥресте жеңіске немесе басқа да мақсаттарға қол жеткізу ҥшін, осы кҥресте ҿздерінің артықшылығын кҿрсету – бҽсеке болып табылады. Бҽсекенің нҽтижесінде, тҿмендегі процестер болуы мҥмкін: -қоғамдық бҽсеке немесе ҥлкен бҽсеке; -экономикалық, қҧқықтық, ҽлеуметтік жҽне табиғи; -басқарушылық жҽне ҿндірістік; -қамтамасыз ету, тҥрлендіру жҽне аяқтау ҥрдісі. Бҽсекеге тҥсу жҽне оның артықшылықтарын іздестіру, сонымен қатар бҽсекелестіктің арқасында ҿнімнің сапасын жоғарылату кез келген отандық ҿндіріс орындарының алдына қойған мақсаттары. Бҧл мақсаттарға жету ҥшін ҿздерінің миссиясын жоғары деңгейде орындауы қажет. Ішкі жҽне сыртқы экономиканың дамуына байланысты, ҿзіне бҽсекелесті ҿз қҧрамына қосып алу арқылы белгілі бір жоғарғы деңгейге қол жеткізу. Бҽсекелестік жағдайда қол жеткізген деңгейді ҥнемі сақтау жҽне оны ары қарай нығайту, ҿндіріс орындарының мҽртебесін арттырады, тҧтынушылардың талаптарын орындауды алдына мақсат етеді. Бҽсеке интенсивтілік дҽрежесі бойынша, аталмыш кҽсіпорын ҿндіріс орны, фирмалар ҿз қажеттіліктерін сапалы тҥрде қанағаттандыруы жҽне басқаларға қарағанда табысты кҿбірек алуы керек, сонымен қатар ҿнім сапасы жоғары дҽрежеде болуы қажет. Бҽсекеге тҥскен кҽсіпорындар, ҿндіріс орындарының бҽсекелестік ҿндірістері болады. Тауар сапасын арттыру, тауардың тҧтынушыларды қанағаттандыруын, сонымен қатар қызмет кҿрсетуін арттыру. Бҽсекелестік жағдайда ҿнімнің сапасын артуына байланысты оның бағасы да тҿмендейді, ол тҧтынушылардың эксплутациялық шығындарын тҿмендетеді. Осының нҽтижесінде басқару ҥрдістерінің де жҧмыс істеу сапасы артады, олар бҽсекелестік артықшылықтарын біле отырып жҧмысқа деген қызығушылығын, сапалы ҿнім шығаруды алдына мақсат етіп қояды. Ҽрбір саудаға қатысушылардың барлығы тек айрықша экономикалық-қҧқықтық жҽне этикалық қағидаларды негізге ала отырып ҽрекет етуге негізделген. Нарық барысында, белгілі бір тҥрдегі барлық тауарлар сапасына, сыртқы тҥріне жҽне қорапталуына байланысты ҧқсас жҽне олардың бағасы сҽйкес келуі қажет. Бҽсеке
«Транспортная наука и инновации», посвященная Посланию Президента РК Н.А. Назарбаева «Нҧрлы жол - путь в будущее»
47 бҧл барлық жағдайларды барлық сатушылар мен сатып алушылар нарықты толық шолуға ҿнімнің сапасы, жеңілдіктері, бағалары жҿнінде толық жҽне жеткілікті тҥрде ақпарат алуға мҥмкіндігі бар. Бҽсеке тауардың нарықтың қҧнын анықтайды жҽне белгілейді, нақты еңбекті қоғамдық еңбекке айналдырылуы, ал ол тауарлыр сҧранысы кҿп салаларға жіберілуі тиіс. Сапасы бойынша ең жақсы ҿнімді нарыққа ҧсынатын кҽсіпорындар пайда табу арқылы артықшылыққа ие болады. Себебі олар ҿндірісті дамыту, инновациялық тетіктерді ҿндіру ҥрдісіне ҧмтылады. Ҿндірістің бҽсекеге қабілеттілігін жҽне сапалы ҿнім шығаруы, ҿндіріс орнында қолданылатын, яғни ҿнімді шығаратын қондырғылардың техникалық кҥшіне де байланысты. Неғҧрлым қондырғылар жаңа болса, шығарылатын тауарлардың сапасы да соғҧрлым артады. Кез келген кҽсіпорынның бҽсекелестік артықшылығы – бҧл оның ҿзіне ғана тҽн жҽне оған бҽсекелестеріне қарағанда артықшылық беретін қандай да бір ерекше қҧндылық. Қҧндылық бҧл жҥйенің иелігіндегі жҽне болашақта сақтап қалуға тырысатын қандай да бір ерекше бағалы нҽрсе. Бҽсекелестеріне қарағанда кҽсіпорын шығаратын ҿнімнің бҽсекелестік артықшылығы жҽне алдына қойған мақсаттарына жетуі оның таңдап алған бҽсекелестік стратегиясына тікелей байланысты болады. Бҽсекелестік артықшылықтардың ерекшеліктері бойынша жіктелуі: 1.
артықшылықтардың сыртқы жҽне ішкі тҥрлерімен сипатталатын жҥйеге (ҧйымға) деген қатынасы арқылы; 2.
технологиялық, мҽдени жҽне экономикалық болуы мҥмкін; 3.
артықшылық факторының мазмҧны, тауар сапасы мен бағасына, тҧтынушының оған жҧмсаған шығындарына жҽне қызмет кҿрсету сапасына байланысты; 4.
жаңашылықтарды енгізу жҽне бизнес жҥргізу ҥшін оңтайлы жерге орналасу факторларын атауға болады; 5.
сала, ел, ҽлемдік қоғамдастық болуы мҥмкін; 6.
артықшылықты жҥзеге асыру уақытты стратегиялық жҽне тактикалық факторларға байланысты; 7.
техникалық, экологиялық, ҽлеуметтік жҽне экономикалық болуы мҥмкін. Бҽсекеге қабілетті Қазақстанның ҧлттық экономикалық жҥйесінің, сонымен қатар жеке тауар ҿндірушілердің экономикалық жағдайын талдауда қолданылатын маңызды интегралды сипаттамалардың бірі болып табылады. Ҽдетте, оны шаруашылық жҥргізуші субъектілердің экономикалық қызметінің тиімділігі мен бағалау кҿрсеткіштері ретінде қолданылады. Бҽсекеге қабілеттіліктің бір немесе бірнеше критерийлерін ҿзгертуге қажетті жҽне жеткілікті болуының тікелей себебі бҽсекеге қабілетті факторлар болып табылады. Факторлық талдау – ол аталатын ҿнімнің бҽсекеге қабілеттілігінің жҽне критерийлерін тҿмендететін себептер мен бҽсекеге қабілеттілікті арттыратын факторларды анықтау – дайындаушы – кҽсіпорындар мен сатушы – кҽсіпорындар қызметінің маңызды аспектілерінің бірі болып табылады. Кҽсіпорын қызметі сыртқы ортаға, яғни микроортада ҿтеді. Оның компонеттері елдің аймақтық, саланың бҽсекеге қабілеттілігі болып табылады . Сапаны бақылау жҽне оның тҥрлері. Сапаны бақылау деп, бекітілген талаптар бойынша ҿнім сапасына ҽсер ететін, ҿнім қасиеттері немесе процестердің (ҥрдістердің) санды немесе сапалы сипаттамасы сҽйкес екендігін тексеруді айтады.
|