Тысяча полезных мелочей    

ОСНОВАНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

ОСНОВАНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Вертинская Н. Д. Статья в формате PDF 429 KB Геометрическое моделирование, являясь одним из направлений математического моде-лирования, все шире используется для решения сложных задач конструирования различных объектов и процессов.

Начертательная геометрия решает прямые и обратные задачи, которые заключаются в следующем: по данной поверхности на носителе (кривой (прямой), поверхности (плоскости)) с помощью аппарата проецирования получить модели; по данной модели и аппарату проецирования сконструировать поверхность. При решении прямой задачи данная поверхность расслаивается в пучке плоскостей с собственной или несобственной осью.

Геометрическое моделирование решая обратную задачу - по данной моделям конструирует поверхности. В этом случае в качестве моделей выступают табличные данные, устанавливающие на осях системы координат определенные соотношения. При этом необходимо, чтобы в одном направлении, например, оси ординат, сохранялось взаимно однозначное соответствие, необходимое требование для конструирования единственной поверхности.

В общем виде задачу геометрического моделирования многофакторных зависимостей представляется в следующем виде: в результате экспериментальных исследований или статистических данных имеем дискретные значения параметров, зависящих от n-1 зависимых или независимых друг от друга аргументов (компонентов) c1, c2, ... , c n-1

Необходимо смоделировать зависимость и получить ее уравнение

F (t, c1, c2,..., c n-1) = 0       (1)

Геометрическая интерпретация поставленной задачи заключается в следующем:

в n мерном прострaнcтве имеем набор фиксированных  точек, на которые необходимо натянуть гиперповерхность и получит ее

уравнение. Эта моделируемая гиперповерхность должна пересекать, например, вертикальную ось данной системы координат, в одной точке, для обеспечения однозначного соответствия между значением функции и значениями аргументов c1, c2, ... , c n-1. Поэтому зависимость должна моделировать моноидальную гиперповерхность с вершиной в несобственной точке, например вертикальной оси оt [1].

Моделируемая гиперповерхность несет дискретный каркас одномерных образующих

t = f(c1i)

где i=1,2...n-1 (см. рис. 3), двумерных образующих (2-поверхностей) и другого параметра c2j.

t = φ (c 1i, c 2j)

где i=1,2....n-1;  j=1,2...n-1,трехмерных образующих (3-поверхностей) параметров c1i ,  c2 j , c3k 

t= ψ (c1i , c2j , c3k )

где i=1,2...n-1;j=1,2...n-1;k=1,2....n-1 и т.д., параметроносители 2–, 3 – поверхностей и т. д.

В литературе рассматриваются случаи конструирования поверхностей в пучке с собственной и несобственной осью, но не рассматривается вопрос моделирования и конструирования поверхностей расслаивающихся в связке плоскостей. Такой подход позволяет моделировать технологические процессы с реагирующими между собой компонентами, т. к. образованные в результате реакций новые компоненты описываются параметроносителями 2– , 3– и т. д. поверхностей. Трудности заключаются в получении уравнений процессов, где компоненты нереагируют между собой. В настоящей статье рассматривается вопрос конструирования поверхностей расслаивающихся в связке ортогональных плоскостей, для чего доказана теорема (синтетический способ вывода уравнения поверхности):

Сумма трех уравнений ортогональных сечений,  инцидентных точке данной поверхности,  дает уравнение этой поверхности.

Для доказательства возьмем, например, уравнение поверхности второго порядка в виде

Ax2 +By2 +Cz2 +2Lx+K=0,     (2)

где плоскости уОz z и xOz совпадают с двумя сопряженными диаметральными плоскостями.

Возьмем точку N(a,b,c) ∈ (2) и через нее проведем связку ортогональных плоскостей

Известно, что связка плоскостей ортогональна, когда выполняется условие

Поэтому в качестве плоскостей (3), (4) и (5) в нашем случае можно взять плоскости

x = a, (7)

y = b, (8)

z = c. (9)

Cечения связкой плоскостей  N(a,b,c) поверхности (2) будут иметь следующий вид

Aa2 +By2 +Cz2 +2La+K=0 (10)

Ax2 +Bb2 +Cz2 +2Lx+K=0 (11)

Ax2 +By2 +Cc2 +Lx+K=0 (12)

Cкладывая уравнения сечений(10)-(12) поверхности получим выражение

2(Ax2 +Bb2+Cz2+2Lx+K)+(Ax2 +By2 Cc2 +La+K)=0 (13)

в котором вторая скобка равна нулю, так как точка N(a,b,c) принадлежит конструируемой поверхности (2), что и требовалось доказать.

Приведем примеры получения уравнений поверхностей, инцидентных связке плоскостей. Возьмем в трех ортогональных плоскостях связки N(a,b,c) сечения

x = a

y = b

z = c

соответственно уравнения сечений

Складывая их получим уравнение гиперболического параболоида в канонической форме

Если в связке ортогональных плоскостей с вершиной в точке N(a,b,c) сечения

x = a

y = b

z = c

взять сечения в виде

z4 =4p(a2 +y2 ), (18)

z4 =4p(x2 +b2 ), (19)

c4 =4p(x2 +y2 ), (20)

и, сложив их получим уравнение параболоида вращения четвертого порядка,

z4 =4p2 (x2 +y2 ), (21)

полученного от вращения параболы

z2 =4px (22)

вокруг оси zO.

Диаграмма состояния трехкомпонентной системы изображается некоторой поверхностью в R3 , в уравнении которой три неизвестные служат для задания состава, а четвертая – для задания температуры. На пpaктике принято состав трехкомпонентной системы изображать равносторонним треугольником, который называется концентрационным на его сторонах откладывают значения концентраций солей, температура в этом случае присутствует опосредовано. Точки внутренней области треугольника изображают трехкомпонентную систему с той или иной концентрацией ее компонент, которые не образуют между собой химических соединений, неограниченно взаимно растворимы в жидком состоянии и не способны к полиморфным превращениям. Концентрационный треугольник затрудняет или делает невозможным моделирование состояния n-компонентной системы при n >3.

Рассмотрим некоторые вопросы вывода уравнения поверхности, моделирующей трехкомпонентную систему на конкретных примерах. Для этого в четырехмерном прострaнcтве R4 задается некоторая декартовая система координат, на одной из которых откладываем значения температур, а на других осях – концентрации С1 , C2 , C3.  В результате в четырехмерном прострaнcтве получается поверхность, моделирующая систему.

Покажем вывод уравнения поверхности ликвидуса расплава трех солей заданного сечения

[25%Li2SO4 +75%Cs2Cl]←→BaSO4 . (23)

Табл. 1

 

Концентрация компоненты С1

 

0,00

 

0,70

 

2,50

 

8,20

 

9,50

Температура плавления Тдан .,оС

 

541

 

538

 

554

 

740

 

780

По табличным данным (см. табл. 1) написать уравнение поверхности ликвидуса, вычислить координаты точки эвтектики Еэвт. (С1эвт. , С2эвт. , С 3 эвт. , Тэвт).

Для решения поставленной задачи введем обозначения:

С1 – концентрация компоненты Li 2 SO4 , %;

С2 – концентрация компоненты СsCl 2 , %;

C3 – концентрация компоненты BaSO4 , %;

Т – температура плавления, 0С.

Для вывода уравнения моделируемой поверхности, необходимо пересчитать значения концентраций компонент, чтобы они в смеси удовлетворяли требованию С1 +С2 +С3  = 100% и результаты пересчитанных табличных данных сведем в табл. 2.

 

Температура(Т0С, дан  )

Концентрации компонентов

C�, %

C�, %

C�, %

541

0,00

25,00

75,000

538

0,695

24,826

74,479

554

2,439

24,390

73,171

740

7,578,

23,105

69,316

780

8,676

22,831

68,493

Для вывода уравнения моделирующей поверхности получаем уравнения сечений:

Сложив уравнения (24)-(26) получим уравнение поверхности ликвидуса

Значит, точка эвтектики смеси солей вычислим из уравнения (27)

 Е эвт. (0,888;24,778;74,334;537,8).

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК:

  1. Вертинская Н. Д. Многомерное математическое моделирование многофакторных и многопараметрических процессов в многокомпонентных системах / Н. Д. Вертинская. – Иркутск: Изд- во ИрГТУ, 2001. – 289 с.
  2. Вертинская Н. Д. Математическое моделирование нереагирующих между собой веществ. Сб. Инженерная механика. Луцк 2008. Вып. 22, ч. 1. С. 51-56.
  3. Вертинская Н. Д. Моделирование и конструирование поверхностей, несущих каркасы кривых высших порядков. Сб. Современные проблемы геометрического моделирования. Харьков. 2007. – С. 243 - 249.
  4. Вертинская Н. Д. Обоснование метода конструирования поверхностей связкой ортогональных сечений. // Вестник Иркутского регионального отделения Академии наук высшей школы России. № 1 (4). Иркутск. 2004. – С. 115 – 119.


ОЦЕНКА ГИДРОХИМИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ УГЛЕДОБЫВАЮЩЕГО КОМПЛЕКСА ЮЖНОЙ ЯКУТИИ

ОЦЕНКА ГИДРОХИМИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ УГЛЕДОБЫВАЮЩЕГО КОМПЛЕКСА ЮЖНОЙ ЯКУТИИ Проведена работа по полевому и лабораторному изучению современного гидрохимического состояния воды и донных отложений рек зоны воздействия угледобывающего промышленного комплекса Южной Якутии. На основе анализа результатов исследований дана оценка качества данных водотоков. Установлено загрязнение нормируемого содержания некоторых компонентов воды естественного и техногенного хаpaктера. ...

30 10 2026 8:59:45

Взаимодействие экономики и экологии в техносфере

Взаимодействие экономики и экологии в техносфере Статья в формате PDF 254 KB...

29 10 2026 14:58:22

ЖИЖИН КОНСТАНТИН СЕРГЕЕВИЧ

ЖИЖИН КОНСТАНТИН СЕРГЕЕВИЧ Статья в формате PDF 114 KB...

28 10 2026 0:21:56

РЕГУЛЯТОРНЫЕ ПЕПТИДЫ ИЗ ВНУТРЕННИХ ОРГАНОВ ЖИВОТНЫХ ПОСЛЕ ОСТРОЙ КРОВОПОТЕРИ

РЕГУЛЯТОРНЫЕ ПЕПТИДЫ ИЗ ВНУТРЕННИХ ОРГАНОВ ЖИВОТНЫХ ПОСЛЕ ОСТРОЙ КРОВОПОТЕРИ Цитомедины – это биологически активные соединения, продуцируемые органами и тканями, способные влиять на течение физиологических и биохимических процессов в организме для поддержания гомеостаза. Экспериментально выявлено, что пептиды (цитомедины), выделенные из тканей печени и сердца животных, влияют на адгезивные свойства клеток крови – увеличивают количество лейкоцитарно-эритроцитарных (ЛЭА), тромбоцитарнo-эритроцитарных (ТЭА) и лимфоцитарно-тромбоцитарных (ЛТА) агрегатов. Феномен лимфоцитарно-тромбоцитарной адгезии является ярким примером тесной взаимосвязи иммунитета и гемостаза, являющихся составными частями единой интегральной клеточно­-гумopaльной системы защиты организма. ...

20 10 2026 23:30:12

БЕРЕГИТЕ ТИШИНУ

БЕРЕГИТЕ ТИШИНУ Статья в формате PDF 125 KB...

19 10 2026 7:45:54

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ НАКАТЫВАНИЯ ВАЛОВ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ НАКАТЫВАНИЯ ВАЛОВ Статья в формате PDF 263 KB...

17 10 2026 18:33:42

О ПРИЧИНАХ И УСТРАНЕНИИ НЕВОСПРОИЗВОДИМОСТИ КОНСТАНТ ДИССОЦИАЦИИ КВЕРЦЕТИНА

О ПРИЧИНАХ И УСТРАНЕНИИ НЕВОСПРОИЗВОДИМОСТИ КОНСТАНТ ДИССОЦИАЦИИ КВЕРЦЕТИНА Известные значения констант диссоциации одного из самых распространенных природных флавоноидов – кверцетина – отличаются крайней невоспроизводимостью. Одной из причин этого следует считать легкое окисление кверцетина в процессе титрования кислородом воздуха. Для устранения этого эффекта предложен модифицированный вариант потенциометрического титрования с барботированием инертного газа (азот) через титруемый раствор с добавкой в него неионогенного детергента. Полученное таким способом значение pKaI кверцетина равно 6.62 ± 0.04. Из этого следует принципиально важный вывод: в нейтральной среде (при рН ~ 7) кверцетин и, возможно, другие флавонолы, пpaктически полностью диссоциированы. ...

15 10 2026 15:42:59

ЛЕЧЕНИЕ ОЖИРЕНИЯ КАК ОБЪЕКТ ПАТЕНТНОГО ПРАВА

ЛЕЧЕНИЕ ОЖИРЕНИЯ КАК ОБЪЕКТ ПАТЕНТНОГО ПРАВА Статья в формате PDF 129 KB...

14 10 2026 6:59:24

АДАПТАЦИЯ ПЕРВОКЛАССНИКОВ К ШКОЛЕ

АДАПТАЦИЯ ПЕРВОКЛАССНИКОВ К ШКОЛЕ Статья в формате PDF 292 KB...

13 10 2026 4:43:38

Регулирование отношений между государствами

Регулирование отношений между государствами Статья в формате PDF 112 KB...

04 10 2026 9:43:28

НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ НЕМЕДИКАМЕНТОЗНОЙ ТЕРАПИИ ГЭРБ

НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ НЕМЕДИКАМЕНТОЗНОЙ ТЕРАПИИ ГЭРБ Статья в формате PDF 140 KB...

03 10 2026 19:25:54

ИСТОРИЧЕСКИЙ РЕГРЕСС СОВРЕМЕННОГО ЧЕЛОВЕКА

ИСТОРИЧЕСКИЙ РЕГРЕСС СОВРЕМЕННОГО ЧЕЛОВЕКА Данная статья посвящена проблеме реставрации языческого миропонимания в современном мире. В статье пишется о том, что неоязычество предрасполагает людей к аддиктивным формам поведения. ...

02 10 2026 10:43:36

ЗОЛОТОНОСНЫЕ ЩЕЛОЧНЫЕ МАГМАТИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ

ЗОЛОТОНОСНЫЕ ЩЕЛОЧНЫЕ МАГМАТИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ В статье приведены сведения о золотоносности щелочных и ультpaбазит-базитовых щелочных комплексов. Впервые обращено внимание на золотоносность карбонатитовых комплексов. Приведены данные о золотоносности шошонитовых и щелочных лампрофировых комплексов. Основными геолого-промышленными типами оруденения указанных комплексов являются жильные, жильно-штокверковые, порфировые мезотермальные, скарновые, а также эпитермальные золото-серебряно-теллуридные месторождения. Золото выявлено в комплексных месторождениях кобальт-медно-никелевых (типа Блэкбёд), ортомагматических платиноидных в «аляскинском» типе ультpaбазитов, в железо-оксидном медно-золоторудном классе месторождений типа Олимпик Дам и других. ...

29 09 2026 2:33:38

Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::