Материал: 1831

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Y ° X, v 0 X2 ° X, + X2 +4X,2 + XI ; (5)

где X1 и X2 - непрерывные переменные R- функции.

Согласно формуле (5) прямоугольник Q1 мо¬ жет быть задан неравенством [3]:

X = d1 + b2 - x - У -yj{d2 - x2 )2 + (b2 - y2 )2 > 0 ,(6) а прямоугольник Q2 - неравенством [3]:

X , = c 2 + h 2 - x , 2 - ( y , - f ) 2 2 - x , 2 ) 2 + ( h 2 - ( y , - f ) 2 ) 2 > 0 . ( 7 )

Следовательно, область Q1 = Qj u Q2 может быть задана неравенством:

Y ° Xl v0 X2 ^fd2 +b2 - x2 - y -^(d2 - x2 )2 +(b2 - y )2

(8)

позволяют получать информацию о графиче¬ ских объектах и их взаимном расположении.

Рассмотренная методология создания графических баз данных чертежей металло¬ режущего инструмента автоматизированным способом позволяет создавать параметриче¬ ские модели, на их основе создавать фраг¬ менты чертежей и в случае необходимости осуществлять коррекцию положения указан¬ ных фрагментов. Данный подход позволяет значительно экономить время, необходимое для создания указанных однотипных черте¬ жей.

d +b2 - xf -y2 -^{с!1 - X )2 +(b2 -y2 )2

+

> 0

+h2 - x2 -(y -f)2 - J ( c 2 - x2 )2 +(h2 -(y -f)2 )2

В таблице 1 приведены наиболее часто ис¬ пользуемые функции-подпрограммы, которые

Таблица 1 - Список функций-подпрограмм, позволяющих получать информацию об объектах и их рас­ положении

рнческнз о£ь<кхо| н оп*н вшеиьа попил -

г ив--в

РТ

72

0 £

« Н в Ч < И Н г II

Н А п Ш Ч г Н Н *

 

Н В-ll-flnf-rpflMM

 

 

 

(Ur-PRAM OIK 01V M UV P i t

 

 

 

П и ч у - а н м ^ j t y u K i i k . n f l t T

р и ч е т

с и н е н и я

прнис/г-^!-

вига

ж в п р л д ч н м л

р

в

н

а

д л в а в г

. с

- п . «

т у

т ^ ч

т а P j . 8 К , ^

- личы полепи (г-1|-он

щян-Ф-тьши.

0

1 > -

к о о р д и н а т ы ц с н т р д

прннцу/1-^лкника Ч)"}

 

 

 

 

ША 0 1 к Ф ^

« <

0 1 * >х1 М aii hvl N)

 

 

 

Л р о

с р

а н ш осуществляет р а я ч в т давлены обшита., ж е >

1*рВЛ n [ * J ( T J £ . n : * T

[обо!

 

* Е * Д Г Е » Ж И В

 

ЩГЩЮв-

урс - льнык

оЪя д е т е й

V I

и

 

 

 

и о п р е д е л я е т п р и н а д л е ж ­

н о с т ь

* 11

т о ч к и

Pi

Icm

<3l)

3 x 1 .

.

b'j2

- дл н н ы

п о л о -

Е'ИН ( 1 W H n t f l N J r ^ - ^ l H H J H U .

O l X .

 

.

0 » V

- K ^ h M l H -

н а т и

ц е н т р »

 

п р н м о у г о л и к i i i i o t

 

 

 

 

 

 

 

 

| s r * r

i - n . M P N

p a f j p n p i

рз>

 

 

 

Программа осуществляет расчет грлннци мн^гоугол-

 

i i

D n p f M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

> : ! Ч

 

 

 

t U i i H H - T )

Г-'ЧКПНИ

P1

 

II

 

F2

r f i l H H U f

MH Of ОуГС-ЛЬН IIKil

I.PN

- K o J I I H i c T O o

Ы р Ц Л Ш

ЫИого>ГОЛЬН|||Ц,

Fl»H

-

к о о р д и н а т ы в г г ш н н

M H ^ № / r ^ . n t . H i i i ' > j

 

 

 

 

 

( V r W I ^ M N Pt»i PM P I }

П р 0 4 - р £ М М 2 ОСиЩеСТШЛ HE T nDO-Hef-IO/ ПрКНДДЛе I H OOTH nwta P1 оБпаста, ияюри аадпнв юавгетюхьавхвн

РН - E O J t r r t r r i w нежили к н и к г л г о л ъ в Е Х н , PMN - т»- ОрД11Н9ТЫ MpUJHH HH.-f.-',T-nb-HIIHM

 

 

 

 

АВТОКАД: учеб. пособие. Омск.. ОмГТУ. 2008.

Библиографический список

 

112 с.

 

 

 

1. Притыкин

Ф.Н.

Параметрические

2.

Шмуленкова

Е.Е.

Использование

функций-подпрограмм,

позволяющих

изображения объектов

проектирования

на

кодированное

описание

процедур

основе использования языка АВТОЛИСП в среде

автоматизированного

распознавания решения

 

 

 

 

 

 

 

 

задач

в курсе «Начертательная геометрия» //

Вестник СибАДИ, выпуск 1 (19), 2011

 

 

 

 

61

PDF created with pdfFactory Pro trial version www. pdffactory. com

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Россия молодая: передовые технологии - в промышленность: материалы Всероссийской научн-технич. конф. Омск. 2008. С. 146-150

3. Рвачев В.Л. Методы алгебры логики в математической физике.

Киев: 1974. 256 с.

AUTOMATIC WAY OF THE ESTIMATION OF THE MUTUAL POSITION FRAGMENT SCENES ON DRAWING METAL-CUTTING INSTRU¬ MENT

F.N. Pritykin, E.E. Shmulenkova

In article is considered automated way of the de­ termination of the mutual location object on drawing metal-cutting instrument. At drawing is created on

УДК 556.324.001.18:519.87:004.42

base parametric 3-D models. Theory of sets is used for analysis geometric object.

Притыкин Федор Николаевич — д.т.н., доцент, заведующий кафедрой «Начертательная геометрия, инженерная и компьютерная графика» Омского госу­ дарственного технического университета; Основ­ ное направление научных исследований — исследова­ ния в области информационных технологий и при­ менение их в инженерной геометрии и робототехни­ ке. Общее количество публикаций —120.

E-mail: Pritvkin@mail.ru

Шмуленкова Елена Евгеньевна — аспирантка кафедры «Начертательная геометрия, инженер¬ ная и компьютерная графика» Омского государ¬ ственного технического университета. Основ¬ ное направление научных исследований — авто¬

матизированная

оценка

графических построений.

Общее

количество публикаций -16.

E-mail:

elenashmulenkova@rambler. ru.

О МОДЕЛИРОВАНИИ РАДИАЛЬНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОННЫХ ТАБЛИЦ

В. И. Сологаев, Н.В. Золотарев

Аннотация: В данной статье рассматривается построение компьютерной

мо­

дели радиальной фильтрации с использованием

электронных

таблицах

на

основании

полевых

опытов.

Это

 

позволяет

рассчитать

влияние контура

промачивания и

про­

следить

динамику

его

 

развития,

что важно

для

защиты

техносферы

от

подтопле¬

ния.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ключевые

слова:

 

защита от

подтопления, компьютерное

моделирование,

ради¬

альная фильтрация, физическое

моделирование,

математическое

моделирование.

 

Введение

 

 

 

 

 

 

Это делает методику перспективной для

Исследование процессов движения подзем¬

мелиоративных,

гидрогеологических

и

других

ных вод важно для прогнозирования ситуации,

расчетов.

 

 

 

 

 

 

 

складывающейся на мелиорируемых и сели¬

 

Как правило, построение модели на элек¬

тебных территориях с целью предупреждения

тронно-вычислительном устройстве произво¬

негативных последствий подтопления.

 

дится за счет интегрирования математической

Использование

метода

электронных таблиц

составляющей,

описывающей физический про¬

(МЭТ) позволяет получить результат, затрачи¬

цесс в электронной таблице.

 

 

 

 

вая минимум средств, в отличие от применения

 

Учитываем, что полученный результат мо¬

физического или аналогового моделирования.

дели должен быть проверен на физическом

Данные задачи решаются при помощи элек¬

аналоге с последующим вычислением погреш¬

тронных таблиц на вычислительных машинах,

ности [1].

 

 

 

 

 

 

 

обладающих рядом преимуществ:

 

 

Смоделируем ситуацию с закачкой воды че¬

доступность

 

широкому

кругу

рез вертикальную скважину в слой грунта

огра¬

пользователей;

 

 

 

 

ниченный водоупором (рис. 1).

 

 

 

простота использования;

 

 

Методика автора

 

 

 

 

 

применение

 

различных

вычис¬

 

В качестве исследуемого грунта воспользу¬

лительных

устройств;

 

емся песком с правого берега Иртыша. Роль

возможность

использования

водоупора выполняет пластиковая емкость (рис.

1). На

дно установим

фильтрационное

кольцо

языков программирования.

 

 

диаметром 21 см, а посередине располагаем

 

 

 

 

 

 

 

62

 

 

 

 

 

 

 

Вестник СибАДИ, выпуск 1 (19), 2011

PDF created with pdfFactory Pro trial version www. pdffactory. com

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

перфорированную скважину диаметром 4 см. В рамках данного опыта поверхность должна быть горизонтальной, что предварительно проверя¬ ется уровнем.

Рис. 1. Физическая модель радиальной фильтрации.

Таким образом, у нас есть возможность провести серию опытов по проведению ради¬ ального налива и экспресс откачки [2].

Целью полевых опытов, является получе¬ ние параметров для построения компьютерной модели в электронной таблице, с последующим сравнением результатов.

Налив осуществляется в центральную сква¬ жину до уровня воды 10 см. Запущенный секун¬ домер останавливается в тот момент, когда во¬ да из скважины достигнет кромки внешнего кольца.

При проведении данного опыта расчетное время составило 83 секунды.

Для установления параметра коэффициен¬ та фильтрации, осуществляется экспресс откач¬ ка на рисунке 2.

Ее сущность заключается в том, что при помощи емкости (рис. 2а) вода вытесняется из импровизированной перфорированной скважины, с дальнейшим замером результа¬ тов восстановления напора, изложенных в таблице 1.

Где, Нскв напор в скважине (рис. 2б); At, время наполнения скважины; Qi расход за время Ati.

Кф i определяется по формуле:

 

Кфср.

(2)

K ф

0,7 + 0,03 • t

 

 

б)

Рис. 2 . Экспресс откачка из скважины представ­ ленная в двух положениях: а) вытеснение воды из

скважины; б) заполнение скважины.

Проверка модели осуществляется при по¬ мощи математического и физического модели¬ рования. Определим радиус языка подтопления используя формулу (3) Сологаева В. И. [0]:

R Г0 [l + (l,51 - 0,046 • In(t))^Vr ] (3)

теор

где т определяется по формуле: k • H • t

t —

 

:г-

(4)

 

m ^ Г0

Найдем расстояние, которое пройдет язык подтопление за указанное время:

 

R

4 • [l + (l,51 - 0,046 • 1и(8Д3)) •

] — 20,2 см.

к —

(1)

теор

 

 

 

 

 

0,047 • 10 • 83

8,13

Для приведения коэффициента фильтрации

t — • 0,3 • 42

 

к Кф + 10°Сиспользуем формулу Хазена:

 

Рассчитаем погрешность между теоретиче¬

 

 

 

 

ской и практической моделью:

 

Вестник СибАДИ, выпуск 1 (19), 2011

 

 

63

PDF created with pdfFactory Pro trial version www. pdffactory. com

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

8

Rфакт

 

пересчета

(итерацией) т.е. изменение в од¬

•100%

ной точке

повлечет за собой изменение в

R

 

 

факт

 

соседних точках пространства (таблица 1).

 

 

 

 

 

где Rфaкт — внешний радиус физической модели; — теоретический радиус язы­ ка подтопления.

8

21 - 20,2 •100% = 4 %

 

21

Погрешность 4% указывает, что опыт был проведен верно, т.к. значение погреш¬ ности укладывается в допустимый предел

<5%.

Основой компьютерной модели является закон Дарси [1;4] отображающий, физику перемещения воды в грунтовой толще:

K ф

АН

(5)

l

 

 

где, AH — разность напоров в верхнем и нижнем бьефе; 1— коэффициент фильтрации грунта; l — путь фильтрации;

Взаимодействие электронной и математи¬ ческой составляющей достигается за счет усло¬ вия:

Q1 = Q2

(6)

где, Q1 — входящий расход воды, прохо¬ дящий через узловую точку пространства грунта; Q2 — исходящий расход воды, прохо¬ дящий через узловую точку пространства грунта.

Расход, входящий в ячейку (узловую точ¬ ку) равен исходящему расходу. Таким обра¬ зом, сетку таблицы можно представить в ви¬ де пространства состоящего из узловых то¬ чек, которые связаны между собой циклами

Таблица 1 - Результаты определения коэф­ фициента фильтрации опытным путем.

Нскв?

 

 

К ф ъ

 

К ф

At,

 

см/сек

+10°С

см

 

см/сек

 

 

 

 

см/сек

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

4,31

16,8

0,0870

 

 

5

 

 

 

 

 

 

4,44

16,3

0,0928

 

 

5

 

 

 

 

 

 

6,21

11,6

0,0755

0,076

0,047

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7,44

9,73

0,0765

 

 

7

 

 

 

 

 

 

11,39

6,36

0,066

 

 

8

 

 

 

 

 

 

20,62

3,51

0,0575

 

 

 

 

 

 

 

 

Электронные таблицы позволяют доста¬ точно быстро собрать и рассчитать малую или среднюю модель области фильтрации с общим количеством узлов до 100000. Сборка крупных моделей ограничена 1 миллионом.

В нашем случае используется 77 узлов. В каждом из которых вводится формула моде¬ лирования (1):

H S+1

Dt k• (H1 i -1

 

 

 

 

 

(7)

 

 

 

 

 

 

 

 

f .

Л

i+1

+ ri-1)2

 

- ( r i +

ri-1

 

 

 

In

 

In

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iri

-10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

моделирования

существует

возможность

в численном (таблица 2), так и графическом

представления

полученных результатов

как

(рис. 3).

 

 

 

 

64

Вестник СибАДИ, выпуск 1 (19), 2011

PDF created with pdfFactory Pro trial version www. pdffactory. com

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Рис. 3 Графическое построение радиальной модели.

Как видно из графического построения на

3.

Построена компьютерная модель ради¬

рисунке 3 при радиальной фильтрации наблю¬

альной фильтрации, результаты которой совпа¬

дается соответствие физической и математиче¬

дают с физической моделью.

ской модели, что подтверждает достоверность

4.

Формула моделирования (7) отображает

формулы моделирования.

динамику движения грунтовых вод и может быть

Вывод

использована для прогнозирования подтопле¬

1.В рамках данной физической модели ния.

определены

основные фильтрационные пара¬

5. Полученные

результаты

подтверждают

метры грунта.

 

 

эффективность использования

 

электронных

2.

Полученные результаты проверены на

таблиц в подобных расчетах.

 

 

 

 

математической модели и являются достовер¬

 

 

 

 

 

 

 

 

ными.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица

2 — Результаты моделирования физической модели радиальной фильтрации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

B

C

D

E

F

J

 

H

 

I

 

1

 

5

10

15

20

25

30

35

 

40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

10

0

0

0

0

0

0

 

0

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

10

1,808178

0

0

0

0

0

 

0

 

8

 

4

 

10

3,662173

0,044339

0

0

0

0

 

0

 

16

 

5

 

10

4,957241

0,226145

2E-05

0

0

0

 

0

 

24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

10

5,638764

0,557525

0,00054

3,25E-12

0

0

 

0

 

32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

10

5,931296

0,977295

0,003702

2,38E-09

7,18E-26

0

 

0

 

40

 

8

 

10

6,059683

1,419292

0,013416

1,14E-07

3,83E-20

2,99E-53

 

0

 

48

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

10

6,140055

1,843247

0,033899

1,58E-06

8,8E-17

8,54E-42

 

0

 

56

 

10

 

10

6,214483

2,229697

0,068424

1,09E-05

1,7E-14

4,5E-35

 

0

 

64

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

10

6,292965

2,570864

0,118861

4,9E-05

8,27E-13

1,68E-30

 

0

 

72

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

10

6,374298

2,865382

0,185695

0,000164

1,71E-11

3,98E-27

 

0

 

80

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Библиографический список

3.

Сологаев В.И. Фильтрационные

1.

Маскет М. Течение однородных

расчеты и компьютерное моделирова¬

ние при защите от подтопления в город¬

жидкостей в пористой среде. - М.

ском строительстве: Монография / В.

Ижевск: Изд-во Физматлит, 2004. - 623

И. Сологаев. - Омск: Изд-во СибАДИ,

с.

 

 

2002. - 416 с.

2.

Мироненко В.А. Шестаков В.М.

4.

Шестваков В.М. Бошкатов Д.Н.

Теория и методы интерпретации опыт¬

Опытно-фильтрационные работы. - М.:

но-фильтрационных работ. - М.: Изд-во

Изд-во Недра, 1974. - 204 с.

Недра, 1978. - 326 с.

 

 

Вестник СибАДИ, выпуск 1 (19), 2011

 

65

PDF created with pdfFactory Pro trial version www. pdffactory. com