И. К. Бейсембетов ректор Зам главного редактора



Pdf көрінісі
бет55/92
Дата31.03.2017
өлшемі51,43 Mb.
#10731
1   ...   51   52   53   54   55   56   57   58   ...   92

 

 

2.  2D Li



2

TiO


3

 pebble bed  

Fig.  1(a)  shows  the  2D  schematic  array  of  Li

2

TiO



3

  pebbles  with  the  theoretical  packing  factor  of               

78.5  %  [1]. The  red  colour  is  Li

2

TiO



3

  pebbles  with  the  diameter  of  1.0  mm  and  the  blue  colour  is  helium 

purge gas. Fig 1(b) and 1(c) shows the unit cell model and half unit cell model of 2D pebble bed array. 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

Figure 1. 2D array of Li

2

TiO



3

 pebbles 



 

In case of Fig. 1(a) with the infinite array of  bed, it is could be approximately considered the thermal 

conduction is isotropy in xy plane, so the thermal–electrical analogy technique and the 1D  heat conduction 

model  can be used to evaluate the effective thermal conductivity of Li

2

TiO


3

 pebble bed in x or y direction 

for two dimensional array. 

 

 

 


 



 Технические науки 

 

332                                                                                            



№2 2016 Вестник КазНИТУ

 

 



 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



 

 

Figure 2. 2D heat transfer calculation model and thermal resistance network 



 

As shown in Fig. 2, Q is the heat transfer rate along y direction, T1 and T2 are the temperatures on the 

top and bottom surfaces, respectively. The half unit cell model is divided into many infinitesimal layers with 

the thickness dx for each layer. The thermal resistance of different three sections inside an infinitesimal layer 

can  be  expressed  using  Fourier  law  of  heat  conduction  for  one  dimension  and  steady  state  heat  flow 

condition.  

Obtained based on the assumption that the array of  2D  Li

2

TiO



3

  pebble is infinite; however the size 

of pebble bed is always finite in the real-life, so based on the theoretical calculation, it is necessary to choose 

a finite model and analyze the effective thermal conductivity. Here the FEA (Finite Element Analysis) code 

COMSOL is used as numerical tool in the following analysis. 

Fig.  3  shows  the  comparison  of  modelling  km  and  theoretical  kx  results.  Both  km  and  kx  increases 

with  temperature  increases.  As  temperature  increases  both  modelling  km  and  theoretical  kx  results  come 

closer. 


 

 

 



 

                                                                

 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

Figure 3. Comparison of modelling km and theoretical kx results for 2D pebble bed 

 

 

3.  3D Li2TiO3 pebble bed 

3.1 Mono-sized pebble bed 

Fig.  4(a)    shows  the  3D  schematic  array  of  Li

2

TiO



3

  pebbles  with  a  uniform  diameter  of  1  mm.  It  is 

only  a  simple  cubic  arrangement  of  pebble  bed,  having  the  theoretical  packing  factor  is  52,33  %  [1].   Fig. 

4(b) and fig. 4(c) shows the unit cell model and the quarter unit cell model respectively.    

 


 



 Техникалық ғылымдар 

 

ҚазҰТЗУ хабаршысы №2 2016                                          



333 

 

 



 

 

Figure 4. Simple cubic arrangement of pebble bed 

 

3.2  Binary sized pebble bed 

The theoretical calculation for uniform diameter pebbles or mono-sized pebble bed is performed. But 

it is not in the real condition, there are more or less differences in size of pebbles diameter. 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 

Figure 5. Binary sized pebble bed 

 

Fig.  5(a)  is  a  2x2x2  simple  cubic  pile  of  Li



2

TiO


3

  pebbles,  but  the  size  of  pebble  diameter  is  binary, 

there are 32 little pebbles in the clearance  among the 8 large pebbles, and the array formed by the large and 

little  pebbles  is  symmetrical.  For  this  array  of  Fig.  5(a),  the  diameter  ratio  of  the  little  pebble  to  the  large 

pebble  is  0.4.  The  packing  factor  is  about  65.76%.  The  integral  model  for  Fig.  5(b)  is  very  complicated; 

therefore  a  simplified  model  used  for  the  heat  transfer  calculation.  The  effective  thermal  conductivity  for 

simplified  model  shown  in  fig.5(c)  is  obtained  by  using  the  thermal-electrical  analogy  and  integral  tech-

niques. In simplified model a cylinder along z direction is used instead of four small size pebbles, where the 

diameter ratio of the cylinder to the large pebble is 0.4, the maximum value is ( 2-1); thus its packing factor 

for this simplified model is equals 64.93%, which is almost as same. According to the model, assuming that 

the heat flows along z direction, an approximate result can be obtained and expressed in the following equa-

tion,  which  is  a  rough  evaluation  for  the  theoretical  thermal  conductivity  of  Li

2

TiO


pebble  bed  under  the 

distribution [4]. 

 

4.  Discussion 



It  can  be  seen  from  the  modelling  and  theoretical  results  of  2D  pebble  bed  (with  packing  factor  of 

78.5%), 3D mono-sized (with packing factor of 52.3%) and 3D binary sized pebble bed (with packing factor 

of  65.8  %)  that  the  packing  fraction  is  an  important  design  parameter  for  enhancing  the  value  of  effective 

thermal  conductivity  in pebble bed. The theoretical results of  effective thermal conductivity is  obtained by 

using very simplified and regular calculation models so the theoretical results is limited for the reality model 

of pebble bed which will be always irregular and complex in geometry. Therefore, the better modelling work 

is required. These will be carried out in next work. 

 


 



 Технические науки 

 

334                                                                                            



№2 2016 Вестник КазНИТУ

 

 



REFERENCES 

[1]  M. Panchal, A. Shrivastava, P. Chaudhuri, E. Rajendrakumar. «Theoretical calculation and analysis model-

ing for the effective thermal conductivity». Excerpt from the Proceedings of the 2012 COMSOL Conference in Banga-

lore. 


[2]  Kuikabaeva  A.A.  Massoperenos  tritiya,  generiruemogo  v  litievoi  keramike  pri  vozdeistvii  neytronnogo 

oblucheniya. – Almaty, 2008. – s. 12-27.  

[3]  T. Hatano et.al., Effective thermal conductivity of  Li

2

TiO



3

 pebble bed for a demo blanket, Fusion Science 

and Technology, 2003. s. 44, 94-98.  

[4]  User manual Comsol Multiphysics 4.3. 

[5]  Y.A. Cengel, Heat Transfer: A Practical Approach, 2

nd

 ed., McGraw-Hill, 2003.  



[6]  Comsol material library for Liquid metal. 

 

Сулейменов А.Ж.

 

, Куйкабаева А.А., Есеналина К.А., Нурмуханова А.З.



 

Термоядролы  реактордың  сұйықметалды  пэблдарының  эффетивті  жылуөткізгіштігін  COMSOL 

Multiphysics бағдарламасы арқылы моделдеу анализін шығару 

Түйіндеме.    Мақалада  Li

2

TiO



3

  пэблдарының  эффективті  жылуөткізгіштігін  есептеу  үшін,  COMSOL 

Multiphysics бағдарламасы арқылы 2D және 3D модельдері құрастырылды. Алынған нәтижелер мен тәжірибе-

лік нәтижелер салыстырылып графикке салынды. Моделдеу анализі Li

2

TiO


3

 пэблдарының эффективті жылуөт-

кізгіштігін  есептеудегі  алдын  ала  нәтижелерін  береді.  Негізгі  сөздер:  эффективті  жылуөткізгіштік,  теоретика-

лық есептеулер, моделдеу анализі, Li

2

TiO


3

 пэблдары, Фурье Заңы, Comsol Multiphysics бағдарламасы. 



 

Сулейменов А.Ж.

 

, Куйкабаева А.А., Есеналина К.А., Нурмуханова А.З.



 

Анализ  моделирования  эффективной  теплопроводности  жидкометаллического  пэбла  термоядер-

ного реактора с помощью программы COMSOL Multiphysics 

Резюме.  В этой статье показаны, теоретические 2D и  3D модели  и  уравнения для эффективной тепло-

проводности  пэблов  Li

2

TiO


3

,  получены  результатами  моделирования,  с  помощью  программы  Comsol  в  виде 

числового  инструмента,  а  также  с  имеющимися  экспериментальными  результатами.  Анализ  моделирования 

дает предварительный результат эффективной теплопроводности пэбла Li

2

TiO


3

. Ключевые слова: эффективная 

теплопроводность, теоретические вычисления, анализ моделирования, пэблы Li

2

TiO



3

, Закон Фурье, программа 

Comsol Multiphysics. 

 

 



 

ӘОЖ  37.011 



А.С. Көжебаева  

(Қазақ мемлекеттік қыздар педагогикалық университеті,  

Алматы, Қазақстан Республикасы,  ainagulk@yandex.ru) 

 

ОБЪЕКТІЛІК ДЕКОМПОЗИЦИЯНЫ ОҚЫТУҒА АРНАЛҒАН КЕЙБІР МЫСАЛДАР 

 

Аңдатпа. Бұл мақаладағы объектіге бағытталған программалаудағы негізгі механизмдерді қарастыратын 

хабарламалармен  алмасатын  объектілердің  жиыны  түріндегі  мәселе  саласын  көрсету  процесін  оқытудың  мы-

салдары  берілген.  Объектіге  бағытталған  бағдарламалау  соңғы  жылдарда  өте  танымал  болуда.  Студенттердің 

объектіге бағытталған бағдарламаны үйренуге құлшыныс белсенділігіне қарап үлкен ынтаның бар екенін айту-

ға  болады.  Мұнда  ең  бастысы  объектілік  декомпозициямен  нені  түсінуге  болатынын,  оның  процедуралық  де-

композициядан  айырмашылығын  зерттеу  маңызды  орын  алады.  Сипаттамада  объектілік  модельдердің    нақты 

жүзеге асыру ерекшеліктерін ешқандай программалау тілін қолданбай, тек таза теориялық түрде  орындалады. 

Мәселенің  пәндік  саласының  хабарламалармен  алмасатын  объектілер  жиынтығы  түрінде  көрсетілу  процесі 

объектілік  декомпозиция  болып  табылады.  Әр  нақты  жағдайда  объектілік  декомпозиция  орындауда  қандай 

объектілер мен хабарламалар  туралы жазбалар жүріп жатқанын түсіну үшін, алдымен объектілік тәсіл күрделі 

жүйелер әрекеті моделін өңдеу үшін ұсынылғанын ескеру керек. 

Кілтті сөздер: объектілік, кезектер, хабарламалар, мәзір, бағдарлама, модельдеу, алгоритмдік, бағандар, 

ақпарат. 

 

Қазір  объектіге  бағытталған  программалауды  оқыту  әдістемесі  келешек    мамандарды  дайын-



дауда  маңызды  мәселелердің  бірі  болып  отыр.  Оны  терең  меңгеруге  жоғары  оқу  орындарында  көп 

тәжірибе, объектіге бағытталған программалаудың оқытудың әдістері қажеттілігі туындайды. Объек-



 



 Техникалық ғылымдар 

 

ҚазҰТЗУ хабаршысы №2 2016                                          



335 

 

тіге  бағытталған  программалауды  оқу  процесінде  тыңдаушылар алгоритмдік  ойлаудан  объектіге  ба-



ғытталған үлгіге ауысу, объектілік декомпозицияны үйрену сияқты қиыншылықтарға тап болады. 

Объектілік  декомпозицияны  үйрену  -  студенттердің  ойлау  үлгісін  құрылымдықтан  объектіге 

бағытталған қатынасқа ауыстыратын маңызды ықпалдардың бірі. Объектілік декомпозицияны жүзеге 

асырғанда  кластарды  анықтауда  келесі  ережелерді  ұстану  қажет:  құрылымы  көзқарасы  тұрғысынан, 

объект қарапайым және түсінікті болу керек; объект бірнеше абстракциядан тұрмауы керек, сондық-

тан  бұл  объектіні  бірнеше  объектіге  бөлген  жөн;  объект  "өз-өзіне  жеткілікті"  болу  керек.  Деректер 

құрылымы  мен  тәртібі  анық,  шығаралатын  есепке  және  тұрғызылған  басқа  объектілер  арасындағы 

қатынастарға сәйкес болатын объектілер анықталғанша дейін объектілік декомпозиция жүргізіледі.  

Жанармай  бағанының  имитациялық  моделі  арқылы  объектілік  декомпозицияға  мысал  ретінде 

құйып  беретін  орындар  санына,  әр  орындағы  қызмет  көрсету  параметрлеріне  және  сатып  алуға  өті-

ніштер түсу қарқынына байланысты жанармай бекеттеріндегі кезектерді қарастырайық.   

Мұндай  түрдегі  есеп  имитациялық  моделді  қолдану  арқылы  шешіледі.  Модель  оның  сипатта-

маларын  қатар  белгілеп  отырып  берілген  параметрлері  бар  нақты процесті  бағдарламалы  имитация-

лайды.    Қызмет  көрсету  параметрлерінің  әр  түрлі  мәндерімен  немесе  өтініштер  түсуімен  имитация 

процесін бірнеше рет қайталау арқылы зерттеуші талданатын тәуелділіктердің графиктерін тұрғыза-

тын нақты сипаттамалар мәндерін алады.  

Үш құйып беретін орынды жанармай бекетін диаграммамен көрсетуге болады (1-сурет). 

Бұл  диаграммадағы  tl,  t2,  t3, ...  –  кезекті  автокөлік  өтетін  уақыт  моменттері,  бағандар  -  құйып 

беретін орындар. 

 

 



1-сурет. Жанармай бекетінде қызмет көрсету диаграммасы 

 

Тіктөртбұрыш автокөліктің жанармай құю уақытына (бағандар диаграммасында) немесе кезек-



тегі күту уақытына (кезектер диаграммасында) сәйкес келеді.  

  Бірінші келген автокөлік біріншісін, екіншісі екіншісін, үшіншісі үшіншісі бағанды иеленеді. 

Төртінші  автокөлік  келгенде  бірінші  баған  босайды, және  оны  төртінші  автокөлік  иеленеді.  Бесінші 

автокөлік келгенде барлық бағандар бос емес болады және ол көлік кезекте бағанның босауын күтеді. 

Осылайша, бекетке келген көлік не бірден бағанға барады, не кезек күтеді. Берілген процестің имита-

циясы келесі түрде орындалуы мүмкін. 

  Автокөліктердің бекетке түсу процесі қызмет көрсету өтініші генераторының көмегімен ими-

тацияланады. Әдетте өтініш генераторы ретінде берілген таралу заңдылығы бойынша жұмыс істейтін 

кездейсоқ  сандар  құрылғысы  қолданылады.  Нақтысында  кездейсоқ  сандар  құрылғысы  біз  келесі  ав-

токөліктің келу уақытын анықтай алатын автокөліктердің келу аралығын анықтайды. 

  Қызмет көрсету процесі де әрбір көліктің бағананы иелену моментінде қызмет көрсету уақы-

тын анықтайтын  кездейсоқ сандар құрылғысы көмегімен имитацияланады. Осылайша ол бағананың 

босау уақытын анықтайды. 



 



 Технические науки 

 

336                                                                                            



№2 2016 Вестник КазНИТУ

 

 



  Имитация циклінде жанармай бекетінің моделі көлік ағымының және бағандар топтамасының 

моделін  сұрайды,  қай  оқиға  бірінші  орындалады:  келесі  көлік  келе  ме,  әлде  баған  босатыла  ма?  Бо-

лашақ оқиғаның типін анықтап модель модельдік уақытты келесі оқиға түсу моментіне дейін ұзарта-

ды және басқаруды сәйкесінше көлік ағымының генераторына немесе жанармай бекеттерінің топта-

маларына беріп оның өңделуін бастайды. 

  Көлік  ағымының  генератор  моделі  басқаруды  алған  соң  бағандар  топтамаларынан  бос  баған 

бар ма екенін сұрайды. Егер иеленбеген бағандар бар болса, онда көлік ағымының генератор моделі 

солардың біреуін иеленуге сұратады, ал егер жоқ болса, онда кезек моделіне кезекке қою туралы ха-

барлама береді.  

  Бағандар  топтамасының  моделі  бағанның  босатылу  оқиғасын  өңдей  отыра  кезек  моделінен 

кезектегі көліктер туралы хабар сұрайды. Егер кезекте көлік бар болса, онда бағандар топтамасының 

моделі бір көлікті кезектен «алып» қайтадан бағанаеы иеленеді. Егер кезекте көлік жоқ болса, онда ол 

бос бағанның бар екенін белгілейді. 

  Кезек моделі  басқаруды алып, кезек өлшемінің өзгеруін  уақытында тексереді. Осы  берілген-

дердің негізінде моделдеу аяқталғанда кезектің орташа ұзындығын анықтауға болады. 

  2-суретте  жанармай  бекетінің  имитациялық  моделінің  объектілерінің  диаграммасы  көрсетіл-

ген.  Бұл  диаграммада  осы  объектілерді  бір  біріне  беріп  жатқан  объектілер  мен  хабарламалар  көрсе-

тілген.  

 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

2-сурет. Жанармай бекетінің имитациялық моделінің объектілер диаграммасы 

 

Алынған  модельді  объектіге  бағытталған  бағдарлама  түрінде  көрсетуге  болады.  Бағандар  топ-



тамасының, кезек және көлік топтамасының моделдері бағдарламалауда арнайы кластармен өңделген 

объектілер  түрінде,  ал  басқарушы  модель  моделдеу  процесін  бастайтын  негізгі  бағдарлама  түрінде 

көрсетіледі.  Хабарламаларды  беру  жүйеде  сәйкес  объектілер  әдістерін  шақыру  ретінде  имитацияла-

нады.  Процедуралық  сияқты  объектілік  декомпозиция  да  бірнеше  рет  қолданылуы  немесе  көп  дең-

гейлі болуы мүмкін. Бұл – әрбір объект хабарламалардың берілуі арқылы бір бірімен өзара байланы-

сатын элементтерден тұратын жүйе ретінде қарастырыла алатынын білдіреді.  Көп деңгейлі декомпо-

зициядағы әрбір деңгейде біз бөлім бойынша күрделірек жүйені өңдеуге мүмкіндік беретін қарапай-

ымырақ сипаттағы объектілерді аламыз.  

  Көп  деңгейлі  декомпозицияны  осы  мысалды  қолданып  көрсетейік.  Ол  үшін  бағандар  топта-

масы объектісінің декомпозициясын орындайық. Бағандар топтамасы моделінде бағандар моделі жә-

не  vонитор  деп  атайтын  кейбір  басқарушы  объектілер  болу  керек.  Монитор  хабарламаны алып  оны 

түсіндіреді және қажеттілігіне  қарай бағандар модельдеріне хабарлама таратады. Мысалы, Монитор 

бағанның  босау  уақыты  туралы  сұрақ-хабар  алған  соң  бағандарға  сұрақ-хабарлар  жібереді  және  ба-

ғандар хабарларының ең аз уақыттысын таңдайды. Бұл минимальді уақытты ол оның сұрауына жауап 

ретінде қайтарады. Монитор бағанның босау уақыты басталғаны туралы хабар алған соң кезек моде-

ліне және босайтын бағанға сәйкес хабарлар жібереді (3-сурет). 

 

 

 



Қашан келесі көлік 

келеді?


 

Қашан  баған босай-

ды?

 

Бос па? 



 

Бағанды иелену

 

Қосу


 

Бос па? 


Өшіру 

 

 



Модель

 

Белсенді ету



 

Белсенді ету

 

Кезек моделі



 

Бағандар топтамасының 

моделі

 

Көлік топтамасының 



моделі

 

Моделдеуді бастау



 

 



 Техникалық ғылымдар 

 

ҚазҰТЗУ хабаршысы №2 2016                                          



337 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

 



3-сурет. Бағандар топтамасының объектілік декомпозициясы: 

 1-баған қашан босайды? 

 2-баған бос па?  

 3-бағанды босату 

 бағанды иелену 

 

  Шартсыз,  бұл  бағандар  топтамасының  объектілік  декомпозициясы  бірден-бір  нұсқасы  емес. 



Басқа да механизмді табуға болады. әр жағдайда нақты нұсқаны өңдеуші таңдайды. 

  Осылайша  имитациялық  модельдердің  объектілік  декомпозиция  процесінде  өзінің  жеке  жағ-

дайы  мен  әрекеті  бар  біртұтас    болып  моделденетін  пән  облысының  бөліктері  белгіленеді  және  осы 

бөліктердің өзара әрекеттерінің сипаттамалары анықталады. Объектілік декомпозиция идеясын ими-

тациямен  тікелей  байланыссыз  тапсырмалар  класына  тарату  күрделі  жұмыс.  Осы  өңделген  жүйенің 

әрекетін біз бағдарламада имитацияламыз. 

Алдымен объектілік  декомпозиция идеясын имитациямен байланыссыз өте қарапайым «Қара-

пайым графикалық редактор» мысалында қарастырайық. 

Шаршы  немесе  шеңбер  фигураларын  қолданушының  сұранысы  бойынша  салатын  объектілік  

композиция  орындайық.  Қолданушының  қалауынша  жиек  түсін,  фигура  өлшемін  және  центрінің 

координатасын  өзгертуге мүмкіндігі болу керек. 

Объектілік  композиция  орындау  ережесі  бойынша  бағдарламаның  имитациялық  моделі  өңделеді. 

Ол  үшін  имитациялық  жүйеде  болып  жатқан  барлық  процестерді  талдап  және  басқа  элементтерге  әсер 

ететін және\немесе сол әрекеттің объектісі болып табылатын элементтерді белгілеп шығу керек. 

 

 

 



 

 

 



 

 

 



 

 

4-сурет. Графикалық редактор объектілерінің диаграммасы 

 

Жүйенің негізгі процесі – қолданушы нұсқаған фигураны салуды басқару процесі. Қолданушы-



ның  барлық  командалары  түсіндірілу  керек  және  түсіндіру  нәтижесінде  фигураларды  салу  немесе 

параметрлерін өзгерту командалары құрылу қажет. Бұл процестерді үш объект қолданып моделдеуге 

болады: монитор (қолданушы командасын алып түсіндіретін басқару блогы және өз параметрлері бар 

фигуралардан екі объект (4-сурет). 





1

 



4

 

4



 

1



 

1

 



2  4

 

Бос па?



 

Белсенді ету

 

Баған қашан босайды?  



 

Жою


 

Бос па?


 

Бағанды иелену

 

Монитор 


1-баған  

 

2-баған  



 

3-баған  

 

Белсенді ету



 

Салу


 

Координаттарын 

 өзгерту

 

Өлшемін өзгерту



 

Түсін өзгерту

 

Салу


 

Координаттарын 

 өзгерту

 

Өлшемін өзгерту



 

Түсін өзгерту

 

 

Шең-



бер 

 

Мони-



тор 

 

Шаршы 




Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   51   52   53   54   55   56   57   58   ...   92




©emirsaba.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет