Достоверность и обоснованность решений об уровне подготовленности испытуемых, принимаемых по результатам компьютерного тестирования, существенно зависит от качества тестов. Чтобы обеспечить требуемое качество компьютерного теста, методы, обеспечивающие адекватность тестирования и достоверность его результатов, должны быть включены в процесс создания теста. В статье рассмотрены инструменты конструирования компьютерных тестов, обеспечивающие требуемое качество процесса тестирования.
В работе приводятся результаты разработки математического и программного обеспечения для моделирования внутренней и внешней баллистики, а также оптимизации параметров активно-реактивного снаряда. Комплексная математическая модель баллистического расчета активно-реактивного снаряда включает в себя задачу внешней баллистики, задачу внутренней баллистики внутри ствола орудия и задачу внутренней баллистики твердотопливного реактивного двигателя. Задача оптимизации параметров активно-реактивного снаряда заключается в увеличении дальности полета с учетом условия устойчивости движения на всей траектории. На основе математической модели баллистического расчета разработаны алгоритмы решения многокритериальной задачи оптимизации параметров активно-реактивного снаряда. Разработанный программный комплекс включает в себя блок расчетных модулей, реализующих математические модели и вычислительные алгоритмы, базу данных параметров снаряда и результатов моделирования, блок визуализации результатов вычислительного эксперимента в виде графиков и таблиц. Программный комплекс может быть использован при проектировании и оптимизации параметров снарядов артиллерийских систем, использующих активно-реактивный принцип метания. Результаты математического моделирования и оптимизации параметров рассмотрены на примере проектируемого активно-реактивного снаряда для артиллерийской системы калибра 152 мм. Для повышения устойчивости снаряда на траектории во время работы реактивного двигателя на внутренней поверхности сопла предлагается установка ребер под углом к оси снаряда для создания дополнительного вращательного момента. На основе разработанной модели определены оптимальные характеристики стрельбы активно-реактивным снарядом калибра 152 мм. Представлены результаты решения задач внутренней и внешней баллистики активно-реактивного снаряда, полученные с помощью программного комплекса моделирования баллистического процесса. Решена основная задача внутренней баллистики внутри ствола орудия, задача внутренней баллистики твердотопливного реактивного двигателя, прямая задача внешней баллистики активно-реактивного снаряда и исследования устойчивости движения снаряда на траектории. Найдены оптимальные параметры внутренней и внешней баллистики, обеспечивающие максимальную дальность стрельбы активно-реактивным снарядом с учетом устойчивости его движения на всей траектории.
Статья описывает создание анимационного ролика об осаде Албазинского острога. В процессе работы проведена детальная реконструкция ландшафта и острога, а также созданы модели казаков и китайцев. Архивные документы, археологические раскопки и топографические планы помогли точно воссоздать внешний облик и атмосферу событий. Трехмерное моделирование обеспечивают реализм и историческую достоверность ролика.
В работе рассматривается технология компьютерной реконструкции и анимации внешнего облика дючерской девушки XVII века. В первой части исследования представлены результаты компьютерной реконструкции внешнего облика девушки по черепу, полученные в ходе антропологического исследования краниологическим методом М.М. Герасимова Вторая часть описывает методику реконструкции одежды того времени с помощью современных технологий.
Представлены предварительные результаты сравнительной оценки двух современных подходов в обучении бакалавров на основе традиционных видов занятий и обучения с использованием иммерсивных технологий по критерию эффективности усвоения знаний обучающимися по направлению 24.03.05 Двигатели летательных аппаратов. В качестве иммерсивной образовательной среды использована платформа «Виртуальный павильон для изучения конструкции авиационных двигателей», представляющая собой совокупность взаимосвязанных учебных пространств: виртуального ангара, учебной лаборатории, моторного класса, мастерской-тренажёра. Платформа оснащена: инструментарием для взаимодействия с объектами при выполнении практических заданий; интегрированными в среду информационно-техническими базами данных по изучаемым двигателям и их интерактивными макетами в виде цифровых копий двигателей, представленных в Центре истории авиационных двигателей Самарского университета. На основе методов тестирования сделана попытка оценки качества освоения обучающимися учебного материала по дисциплине «Введение в специальность». По результатам проведённого анализа можно заключить, что применение иммерсивных технологий в изучении сложных технических объектов позволит сократить применение традиционных средств изучения конструкций двигателей на основе чертежей, схем, разрезных макетов и натурных образцов в пользу виртуальных тренажёров, лабораторий, библиотек и др., включая дистанционное обучение.
в работе предложен новый подход к построению элементно-адаптивных расчетных сеток, сгущающихся к элементам конструкций свайного фундамента. Построенные расчетные сетки ориентированы на использование в численных алгоритмах для проведения компьютерного мо- делирования температурных полей в грунте в области свайных фундаментов зданий северных городов, находящихся в криолитозоне. Особенностью таких свайных фундаментов является наличие в них разномасштабных элементов, таких как сваи и сезонно-действующие охлаждающие устройства. Присутствие таких элементов создает проблемы, связанные с построением расчетной сетки. Качество новой расчетной сетки проверялось путем сравнения численных данных компьютерного моделирования с данными температурного мониторинга в термометрической скважине для конкретного жилого здания в городе Салехарде. Построенная расчетная сетка также сравнивалась с использованной ранее геометрически-адаптивной сеткой с выделенными зонами сгущения узлов. Результаты численных экспериментов выявили преимущество новой расчетной сетки перед старой. Было показано, что сетки, построенные с помощью нового подхода, позволяют повысить точность численных расчетов по нахождению тепловых полей в грунте в области свайного фундамента, уменьшить используемую машинную память и время счета.
в данной работе рассматривается усредненная по глубине модель движения вязкой жидкости, предназначенная для компьютерного моделирования распространения вулканических лав. Описываются математические свойства модели, методы ее аппроксимации и алгоритмы численного решения, ориентированные на применение современных гибридных вычислительных кластеров. Математическая модель представляет собой систему уравнений гиперболического типа, которая отражает законы сохранения массы и импульса в приближении тонкого слоя. Данные рельефа, реологические свойства жидкости и экструзия вещества из кратера задаются как неоднородные члены в системе. Предлагаемая математическая модель имеет преимущество вычислительной эффективности из-за ее двумерности и включения высоты свободной поверхности в качестве переменной в основные уравнения. В работе обсуждаются параллельные компьютерные реализации рассматриваемой модели на основе OpenFOAM (MPI), OpenMP и OpenACC. Компьютерные коды реализованы на вычислительных кластерах с общей и распределенной памятью на CPU и GPU под управлением ОС Linux. Проведены верификация кодов на аналитическом решении задачи и профилирование кодов для многоядерных CPU с общей памятью и GPU.
Рассматриваются математические модели конвекции–диффузии–реакции, которые относятся к моделям тепломассопереноса и применяются при исследовании природных и техногенных процессов. Для данного класса моделей актуальной является задача идентификации как параметров самой модели, так и входящих в нее граничных условий по результатам измерений значений искомой функции в отдельных точках рассматриваемой области. Задачу усложняет наличие неполных измерений, искаженных случайными помехами.
Решение заключается в разработке комбинированного двухэтапного метода идентификации, основанного на последовательном применении метода минимизации критерия идентификации безградиентного типа и рекуррентного метода оценивания неизвестных входных сигналов. Для применения указанных методов выполняется переход от исходной модели, описываемой уравнениями в частных производных, к дискретной линейной стохастической модели в пространстве состояний, в которой неизвестные граничные условия рассматриваются как неизвестные входные сигналы.
В результате построены новые дискретные линейные стохастические модели конвекции–диффузии–реакции для трех разных типов граничных условий. Предложена общая схема процесса параметрической идентификации, включающая двухэтапную идентификацию неизвестных параметров математической модели и идентификацию неизвестных граничных условий.
Для проверки работоспособности предложенного метода построены компьютерные модели конвекции–диффузии–реакции и выполнена реализация всех алгоритмов на языке MATLAB. Проведена серия вычислительных экспериментов, результаты которых показали, что разработанная двухэтапная комбинированная схема позволяет идентифицировать параметры исходной модели, значения функций, входящих в граничные условия, а также вычислить по неполным зашумленным измерениям оценки функции, описывающей процесс конвекции–диффузии–реакции.
Полученные результаты могут быть использованы не только при исследовании процессов тепломассопереноса, но также при решении задач идентификации параметров моделей дискретных стохастических систем с неизвестными входными сигналами и при наличии случайных помех.
Система профессиональной подготовки специалистов МЧС России формирует компетенции, необходимые для действий в особо опасных ситуациях. Такие особые условия требуют научно обоснованного использования новейших технологий в процессе профессиональной подготовки. Цифровые обучающие программы при обучении курсантов вузов МЧС России позволяют моделировать условия чрезвычайной ситуации и осуществлять безопасный формат обучения в отдельных экстремальных ситуациях, формируя профессиональные знания и оперативное мышление. Авторами разработана программа, позволяющая обучаться в процессе выполнения заданий и оценивать динамику профессиональной подготовленности курсантов вузов МЧС России. Программа содержит раздел информационного сопровождения, адаптивную систему аудита знаний и систему прогнозирования возможных результатов, а также средства контроля. Программа имеет вариант интерфейса для обучающихся, который позволяет получить в любой момент времени полную информацию о персональных достижениях, и вариант для преподавателей, в котором можно увидеть общую успеваемость, процент качества выполнения каждого тестового задания. Целью исследования является обоснование эффективности разработанной авторами цифровой обучающей программы «Азбука Спасателя» в системе профессиональной подготовки курсантов Академии МЧС России. В статье описан алгоритм функционирования программы, поэтапный процесс разработки и апробации программного продукта, представлены результаты оценки преподавателей и контрольного тестирования курсантов. Полученные в ходе исследования данные констатируют функциональность, доступность и значимость программы «Азбука Спасателя» в профессиональной подготовке курсантов вузов МЧС России.
Рассмотрено движение многофазного потока в выпарной емкости аппарата погружного горения при различной дисперсности газожидкостной струи. Исследование проводилось на примере контейнера с затопленной струей и свободной поверхностью, который является модельным представлением выпарной емкости. Проведена серия численных экспериментов с различными диаметрами пузырьков газа методом конечных объёмов. Диаметр пузырьков газа выбирался таким образом, чтобы исключить их дробление. При этом были задействованы вихревая модель турбулентности и модель сопротивления Грейс, учитывающая деформацию пузырьков. В результате численных экспериментов получены данные о зависимости гидродинамического поведения в выпарной емкости от морфологии затопленной струи. Обнаружено наличие неподвижной зоны на кончике газожидкостной струи при ее ударе о выпариваемую среду. Сделан вывод о необходимости учёта морфологии потока для описания структуры течения и, как следствие, определения дальнобойности струи.