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.
Обоснована актуальность математического моделирования состояния процесса ветроэнергетической установки, определяющего объем выработанной электроэнергии для каждого потребителя на основе обеспечения учета динамики изменения требуемого объема электроэнергии для каждого объекта потребления в северных широтах. Определено, что обеспечивается изменение динамика требуемого объема электроэнергии для каждого объекта потребления является непостоянством производства электроэнергии в необходимом количестве, связанном с простыми энергоагрегатами по причине слабого или сильного ветра либо в период планового, либо аварийного ремонта. Установлены режимы работы технологических процессов с включением оборудования (ветротурбина, накопительная система электрической энергии) для решения проблем непостоянства производства электроэнергии в необходимом количестве, связанном с простоями энергоагрегатов по причине слабого или сильного ветра либо в период планового, либо аварийного ремонта. Выполнено описание состояния процесса ветроэнергетической установки, определяющее объем выработанной электроэнергии для каждого потребителя на основе учета изменения динамики требуемой мощности потребления электроэнергии в результате растворения объема выработанной электроэнергии в условиях временного шага, а также установленной режимности работы технологических процессов по производству продукции в результате непостоянного производства электроэнергии в необходимом количестве, вызванных простыми энергоагрегатами, вызванными слабым или сильным ветром либо в период планового, либо аварийного ремонта. Для фиксации времени отклонения приведенного оборудования производится уравнение расчета времени простоя всего оборудования (ветротурбина, накопительная система электроэнергии) по причине перераспределения, ремонта или слабого/сильного ветра. Настоящее уравнение является одним из компонентов уравнения состояния процесса ветроэнергоустановки, определяющим объем вырабатываемой электроэнергии для каждого потребителя на основе учета динамики изменения объема требуемой электроэнергии для каждого объекта потребления. Выполнено описание уравнений изменения значений индексов S i, определяющих загрузку энергоагрегатов, и накопительной системы электроэнергии, характеризующей тот или иной технологический процесс, входящих в состав математической модели состояния процесса ветроэнергоустановки определения объема выработанной электроэнергии для каждого потребителя.
В статье представлена модификация известной модели оптимального выбора индивидами продолжительности рабочего времени с учетом личностной оценки привлекательности трудового процесса. Предложена уточненная функция потребительского выбора и способы идентификации ее параметров. Исследование оптимальных стратегий активности работников в трудовых процессах выполнено методами математического и компьютерного моделирования.
Представлен обзор научно-технической литературы, посвященной исследованию закалочной чувствительности деформируемых термически упрочняемых алюминиевых сплавов системы Al–Mg–Si (серия 6ХХХ). Проведен анализ современного состояния и последних достижений в данной области исследований. Рассмотрены факторы, влияющие на закалочную чувствительность данных сплавов. Изложены некоторые аспекты влияния пониженной скорости закалки на процесс старения и свойства материала. Выявлено, что важной тенденцией при изучении фазовых превращений сплавов серии 6ХХХ является применение дифференциальной сканирующей калориметрии и математического моделирования.
Цель исследования. В настоящее время математические методы анализа видеоряда представляют собой структурированную совокупность подходов к распознаванию изображений на основе разности свечения различных областей изображений. Множество данных значений описываются с применением математических зависимостей, однако, существующие подходы работают только для стандартных изображений, полученных при обработке видеоданных. Целью настоящего исследования является разработка нового подхода к анализу изображений, полученных, в том числе, с применением терагерцевого излучения, имеющего специфические характеристики, как физические, так и математические.
Методы. В настоящем исследовании применялись следующие теоретические и эмпирические научные методы: анализ (проведен анализ существующих на сегодняшний день известных математических методов обработки изображений с целью распознания образов). Синтез (предложен принципиально новый подход к системам безопасности, представляющий собой единую систему, состоящую из отдельных взаимосвязанных подсистем); моделирование (разработана информационная модель системы безопасности на базе СКУД с применением системы анализа и распознавания потенциально опасных предметов на основе видеопотока в реальном времени); математизация (система анализа изображений описана языком математических законов и формул).
Результаты. В результате исследования на основе анализа современных материалов, в перспективе предлагается концепция системы обеспечения безопасности на основе анализа видеоряда в реальном времени с применением перспективных технологий сканирования объектов. В качестве основного новшества предлагается усовершенствованный метод анализа изображений Виолы-Джонса с применением дополнительного множества, характеризующего признаковое пространство объектов в терагерцевом диапазоне излучения.
Заключение. Применение технологий высокочастотного сканирования с интеллектуальными системами распознавания образов объектов в режиме реального времени позволит в существенной мере снизить риски проникновения злоумышленников на охраняемые объекты, а также повысить безопасность граждан при сравнительно малых затратах на разработку и внедрение модернизированных систем безопасности.
Численно исследована одномерная задача замораживания влагонасыщенного грунта на основе модели с ограниченной скоростью кристаллизации воды и наличием остаточной влаги в мерзлой зоне. Проведена верификация математической модели на экспериментальных данных из литературных источников.
Рассмотрены особенности математического моделирования динамики снежной лавины и ее силового воздействия на здания и сооружения. Разработанная модель учитывает движение снежной массы в трехмерном пространстве. При расчете энергии воздействия снежной лавины учитывали следующий ряд факторов: крутизна склона, толщина снежного покрова и его структура, расположение здания.
В монографии систематизированы полученные в последние годы результаты изучения процессов конвекции, тепло- и массообмена на основе двудвумерных нестационарных уравнений Навье—Стокса в приближении Буссинеска. Рассмотрены методы численного решения уравнений Навье—Стокса и ускорения расчетов с помощью конвейерной обраобработки, методы графической и статистической обобработки результатов расчетов Изложены математематические модели и результаты исследований конвекции, тепло- и массообмена для технических, технологических приложений, в геофизической гидродинамике Приведены сведения о специальспециальном математическом обеспечении, разработанном для решения данного класса задач.
Книга предназначена для специалистов в обобласти механики жидкости и газа, вычислительвычислительной гидродинамики, теплофизики, геофизической гидродинамики, а также для студентов старших курсов и аспирантов соответствующих специальспециальностей.
Проведено моделирование схода снежных лавин методом динамики частиц. Метод позволяет регулировать массу сходящего снега, угол наклона и длину горного склона и, соответственно, определять расстояния выбега лавины, расстояния смещения зданий при ударе лавины. Моделирование осуществляли на языке программирования Java Script в среде Visual Studio Code. Получена временная зависимость динамики энергии и давления снежной массы на строение.
Представлены результаты исследования, на основании которых был разработан комплекс математических моделей для баллистического анализа миссии по отправке малого космического аппарата к спутнику Юпитера Каллисто и его посадки на поверхность спутника. В данной миссии предлагается применить гравитационный манёвр около Земли и аэродинамический манёвр около Юпитера для снижения затрат рабочего тела космического аппарата. Оценена минимальная необходимая тяга двигателей и длительность манёвра для мягкой посадки космического аппарата с заданной массой на спутник. Была найдена оптимальная дата старта для возможности запуска космического аппарата с помощью ракеты-носителя «Союз-2» среднего класса. Моделирование движения проводилось численно, в математическом пакете Mathсad построены все необходимые для анализа движения графические зависимости.