Научный архив: статьи

Обоснован выбор молочно-белковой основы для производства творожного продукта с функциональной добавкой. Для обогащения творожных продуктов использовали разработанные образцы функциональной добавки, состоящей из ламинарии и селена. Исследованы рациональные дозы введения функциональной добавки с использованием метода математического моделирования. Установлено влияние функционального наполнителя на органолептические и структурно-механические показатели творожного продукта. Подтверждена вкусовая совместимость молочной основы и ламинарии. Разработана рецептура нового продукта. Проведены исследования показателей качества и безопасности готового продукта и установлен срок годности.

Представлены одномерная и двухмерная математические модели мыльного пузыря, в основе которых находится предположение о растечении жидкости по выпуклой поверхности. Математическое моделирование проводится на основе трехмерных уравнений гидродинамики отдельно для верхней и для нижней частей сферы, “склеенных” по экватору. Проводится анализ численных результатов и сравнение их с экспериментальными данными, полученными французскими учеными.

Одной из серьезных проблем механизации отечественной селекции остается недостаточный уровень технического оснащения системами автоматического управления рабочими органами, в том числе с элементами искусственного интеллекта. В технологии механизированной уборки большая часть регулировок параметров под изменяющиеся условия уборки осуществляется механизатором вручную. В связи с этим актуальна разработка методов автоматического регулирования параметров рабочих органов для повышения точности уборки на протяжении всего уборочного процесса, в том числе для селекционных зерноуборочных комбайнов, где особенно важно минимизировать потери и повреждение семенного материала. (Цель исследования) Определить области допустимых значений параметров рабочих органов селекционного зерноуборочного комбайна на основе оценки характеристик хлебостоя методом математического моделирования. (Материалы и методы) Определение математических зависимостей взаимосвязанных параметров линейного хода комбайна и частоты работы режущего аппарата, получение области допустимых значений графическим способом. (Результаты и обсуждение) Математически и графически определены области допустимых значений параметров рабочих органов селекционного зерноуборочного комбайна на основе оценки характеристик хлебостоя с учетом диапазонов работы комбайна и плотности хлебостоя: скорости движения комбайна от 1 до 2 метров в секунду, частоты работы режущего аппарата 200-800 оборотов в минуту, плотность хлебостоя 200-600 стеблей на один метр квадратный. Сформулированы и визуализированы зависимости между параметрами хлебостоя и режимами работы комбайна, что позволяет определить область допустимых значений. (Выводы) Полученные модели могут быть использованы в разрабатываемых интеллектуальных системах управления жатвенной частью и скоростью комбайна для повышения эффективности уборки и минимизации потерь. Подтверждена применимость модели для реализации в системах автоматизированного регулирования в реальных условиях.

Представлены результаты, свидетельствующие о работоспособности и целесообразности использования стеклопластиковой тары для боеприпасов, изготавливаемой с использованием технологии производства ящиков из древесины. В ходе огневого эксперимента и расчетов подтверждена возможность обеспечения их пожаробезопасности и высокой огнестойкости, в особенности при использовании вспучивающегося покрытия СГК-2.

Исследование посвящено анализу взаимосвязи между изменениями углов суставов нижних конечностей и давлением на стопу у молодых мужчин-спортсменов в конькобежном спорте на прямой дистанции. С использованием носимых IMU-сенсоров и системы измерения подошвенного давления были собраны данные о биомеханических параметрах движения. Для анализа взаимосвязей применялись методы линейной и полиномиальной регрессии третьей степени. В качестве независимых переменных использовались углы суставов нижних конечностей, а также их квадратичные и кубические члены; зависимой переменной выступало плантарное давление. Для повышения устойчивости модели и точности анализа все переменные были стандартизированы до этапа моделирования. Перед построением модели каждая переменная была подвергнута тесту стационарности ADF (Augmented Dickey-Fuller). Для нестационарных переменных применялась операция дифференцирования, чтобы обеспечить стационарность всех временных рядов перед анализом модели. Как отмечают [1], предварительные этапы обработки данных - такие как стандартизация, проверка стационарности и дифференцирование - имеют ключевое значение для обеспечения стабильности модели и повышения точности прогнозирования. Результаты показали, что углы тазобедренного и голеностопного суставов оказывают более резкое влияние на подошвенное давление по сравнению с углами отведения бедра и сгибания колена. Полиномиальная регрессия продемонстрировала значительно лучшее качество аппроксимации данных (R² до 0,773) по сравнению с линейной регрессией (R² до 0,396). Наибольшее влияние на давление стопы оказывает угол тыльного сгибания голеностопного сустава, что подтверждает существование сложной нелинейной взаимосвязи между биомеханическими параметрами в конькобежном спорте.

В статье приведены результаты исследований на физической модели вертикального вихревого водосброса при установке регулируемого дроссельного отверстия (РДО) в виде затворов, частично перекрывающих выходное сечение дросселя. Определено влияние геометрических параметров выходного туннеля на наполнение шахты, пьезометрические напоры и гашение энергии в кольцевом прыжке. Сделан вывод о том, что использование РДО требует сложной системы управления ее плоскими затворами, которая должна быть полностью увязана с приточными расходами.

Обсуждаются подходы к расчету надежности алгоритмов управления техническими системами на этапах основных положений и модели надежности таких алгоритмов.

В статье рассматривается двумерная задача о гидродинамическом истечении первичной водородной атмосферы планеты в результате поглощения экстремального ультрафиолетового излучения (EUV) от родительской звезды. В качестве примера приведены параметры недавно открытой экзопланеты TOI-421b, которая, согласно принятой классификации, относится к так называемому классу “теплых мини-Нептунов”. Гидродинамические параметры определяются путем решения нестационарных уравнений Эйлера и производства энтропии в сферической системе координат. Для определения интенсивности EUV применяется уравнение переноса излучения вдоль параллельных лучей с коэффициентом поглощения, пропорциональным плотности атомов водорода. Численный метод основан на конечно-разностной схеме модифицированного типа МакКормака — Рунге–Кутты на сферической сетке с неравномерным шагом по радиальному направлению и постоянным шагом по сферическому углу. Расчет интенсивности излучения в точках сетки выполняется по характеристикам с интерполяцией плотности. Представлены стационарные двумерные профили физических параметров в верхних слоях атмосферы, полученные в результате расчетов. Приводится оценка скорости истечения массы атмосферы на дневной стороне планеты и скорость ухода массы на ночную сторону планеты при постоянных внешних условиях.

Математическое моделирование современных электронно-лучевых технологических установок, предназначенных для прецизионной обработки различных материалов электронным пучком высокой энергии, предполагает “сквозной просчет” электронного пучка с учетом всех элементов колонны, включая термоэмиссионную электронную пушку, электромагнитную фокусирующую и отклоняющую системы. В данной статье представлен новый пакет прикладных программ “CHARGE” и обсуждаются некоторые численные результаты математического моделирования электронной оптики ЭЛТУ

Влажность почв является важнейшей гидрофизической характеристикой при описании и расчетах инфильтрационных потерь дождевого и весеннего стока, испарения. Динамика увлажнения почв неразрывно связана с изменением климатических характеристик, одновременно влажность является значимым компонентом климата, поскольку она определяет исходящие конвективные потоки тепла и влаги с поверхности суши в атмосферу, формирующие климат планеты. Методы. Для анализа закономерностей изменения влажности почв под воздействием климатических изменений использованы многолетние наблюдения за влагообменом на воднобалансовых станциях России, а также физически обоснованная математическая модель вертикального тепло-влагопереноса. Проведены численные эксперименты по оценке влияния всех основных метеофакторов, обусловливающих динамику изменения влажности за период 1952–2019 гг. Результаты. В ходе анализа экспериментальных данных установлено, что в период 1960–1990 гг. наблюдался повсеместный рост влажности почв на европейской части России как в летний, так и в осенний сезоны. В последующем, вплоть до настоящего времени, положительные тренды изменчивости влагозапасов сменились отрицательными или их величина значительно упала.

В статье рассмотрена проблема повышения эффективности послеуборочной обработки зернового вороха, являющейся ключевым звеном в сохранении качества и увеличении рентабельности производства зерна. Проведен анализ существующих технологических схем, выявлены их недостатки, связанные с отсутствием гибкой дифференциации режимов обработки для разнокачественных частей зернового массива. Анализ технологий обработки зерна в основных зерносеющих зонах страны позволяет выделить четыре основных этапа послеуборочной обработки зерна, которые в зависимости от назначения полностью или частично осуществляются в хозяйствах: приемка, предварительная очистка, временное хранение и сушка, окончательная обработка с доведением до требований стандартов. Совершенствование и обоснование оптимальных вариантов технологических операций послеуборочной обработки зернового вороха, обеспечивающих эффективное использование технических средств, материальных, трудовых, денежных ресурсов и определение их технико-экономических показателей возможно на основе системного анализа и использования оптимизационных моделей. В качестве основного метода исследования применен системный подход, позволяющий представить технологическую линию как целостную, многоуровневую систему взаимосвязанных подпроцессов. Разработана концепция оптимизации, основанная на раннем фракционировании вороха на семенную, продовольственную и фуражную фракции с последующей их раздельной обработкой в адаптивных режимах. Центральным элементом работы является построение иерархической системы математических моделей (функционалов), описывающих процессы сепарирования и сушки на различных уровнях системы – от движения единичной частицы на решете до работы всего зерноочистительно-сушильного комплекса. Предложенный подход позволяет формализовать задачу оптимизации как поиск экстремума целевой функции, выражающей критерий «максимальная производительность при минимальных удельных затратах», при заданных ограничениях по качеству готовой продукции. Показано, что использование фракционных технологий позволяет снизить микроповреждение семян на 10–15 % и повысить общую эффективность использования ресурсов на 15–20 % по сравнению с традиционными схемами.

Разработана модель для прогноза распределений поглощенных доз вдоль осевых лучей пучков гамма-фотонов в облучаемой низкоатомной среде на основе решений обыкновенных линейных дифференциальных уравнений первого порядка при их параметризации по данным измерений.