ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИ ОСВОЕНИИ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И В ОБРАЗОВАНИИ
Необходимость в исследовании математических моделей возникает, когда объект (явление) недоступен для изучения ввиду его опасности, отдален во времени и в прострaнcтве от исследователя, а также, когда экспериментальные исследования сопряжены с большими материальными потерями и непредвиденными последствиями. Металлургические процессы как раз относятся к таким объектам. Наблюдается тенденция использования моделей на всех стадиях создания новых технологий и реализующих их агрегатов, а также при совершенствовании существующих процессов.
На рис.1 показаны типы моделей и направление их развития на указанных стадиях. Исследовательская модель I уровня (рис. 1) представляет собой самое простое математическое описание процесса (физического эффекта), позволяющее выполнить прогноз параметров процесса и лабораторной установки. На основе результатов экспериментальной проверки и изучения явления на установке модель I уровня развивается в модель II уровня, с помощью которой устанавливаются параметры технологии и конструкции опытно-промышленной установки. Далее в результате экспериментальных исследований на этой установке с помощью модели III уровня, полученной на основе модели II уровня, определяются параметры технологии и конструкции промышленного агрегата. На последней стадии создания системы управления технологическим процессом и агрегатом, а также разработки и уточнения технологии, обслуживания агрегата возникает необходимость в имитационной модели, автоматизированном рабочем месте технолога (АРМ инженера), и комплексе моделей для обучения, аттестации и тренинга обслуживающего персонала. Имитационные модели отличаются от исследовательских тем, что они дополнены алгоритмами управления основным физическим процессом и позволяют имитировать воздействие различных методов управления на этот процесс.
Только при таком сочетании теории и экспериментов (рис.1) возможно свести к минимуму все затраты на освоение новых технологий и агрегатов.
Неоценима роль моделей в обучении. Например, в специальных дисциплинах (для специальности 110100 - «Металлургия черных металлов») все знания, полученные при освоении естественнонаучных и общепрофессиональных дисциплин интегрируются в теории металлургического процесса, осуществляемого на агрегате. Однако, в теории конкретного процесса, как правило, рассматриваются закономерности отдельных сторон процесса (подпроцессов). математическая модель позволяет изучать закономерности металлургического процесса на конкретном агрегате во всей сложности. При этом нет опасности разрушения лабораторной установки или аварии на промышленном агрегате. Обучаемым предоставляется возможность в динамике наблюдать то, что происходит внутри агрегата, и управлять процессом.
Процессы построения модели и моделирования тесно связаны между собой. Иногда даже говорят, что модель возникает в результате моделирования. Моделирование проводится в соответствии с определенной методологией, представляющей собой совокупность приемов и методов, которые связаны логикой научного исследования и получения достоверных знаний об объекте. Наиболее наглядно эту логику можно представить на примере создания модели и моделирования действующего детерминированного объекта в виде цепочки этапов работы:
- объект, проблема, цель, гипотеза, предмет, метод и задачи исследования,
- Физическое описание объекта и его формализация на основе системного подхода, формулировка допущений,
- Разработка математической модели (≡ математического описания),
- Разработка численной модели (≡ алгоритмов решения),
- Разработка компьютерной модели (≡ программы),
- Тестирование алгоритмов решения,
- Проведение экспериментов, проверка адекватности и адаптация,
- Выбор исходных данных,
- Изучение объекта и определение границ достоверности модели,
- Решение задач исследования.
Рисунок 1. Схема развития и испол. моделей при создании новых технологий и реализующих их агрегатов
Количество перечисленных этапов сложилось в результате обобщения пpaктики моделирования детерминированных процессов, а также материалов, приведенных в работах [1-4].
Следует отметить, что почти на каждом этапе возможен возврат к предыдущим этапам.
На кафедре металлургических технологий Института металлургии и химии ЧГУ работает научная школа, в которой обучается более 10 аспирантов - выпускников кафедры металлургических технологий, прикладной математики и других кафедр. В этой школе с помощью студентов - дипломников и аспирантов создаются математические модели детерминированных металлургических процессов.
Разработанные модели используются при изучении процессов и совершенствовании технологии на указанных агрегатах, а также в учебном процессе на кафедре.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Яковлев Ю.Н. О математическом моделировании сталеплавильных процессов//Изв. АНСССР Металлы. 1991. №6. с. 197-201.
- Ясев А.Г. Некоторые вопросы использования математических моделей в металлургии//Сталь. 1999. №8. с. 94-97.
- Новосельцев В.Н. Математическое моделирование в век компьютеров//http://lgkb kazan.ru.
- Косарев В.А. Катасонов И.В. Современные комплексные системы обучения, тренинга и аттестации эксплуатационно-технологического персонала металлургических предприятий//Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2002. №12. с. 58-61.
Работа представлена на III общероссийскую конференцию «Новейшие технологические решения и оборудование», г. Кисловодск, 19-21 апреля 2005 г. Поступила в редакцию 24.03.2005 г.
Статья в формате PDF
94 KB...
30 06 2026 23:10:42
Статья в формате PDF
114 KB...
28 06 2026 10:39:55
Статья в формате PDF
303 KB...
27 06 2026 17:44:36
Статья в формате PDF
127 KB...
25 06 2026 13:39:42
Статья в формате PDF
143 KB...
24 06 2026 10:10:22
Статья в формате PDF
125 KB...
23 06 2026 13:30:31
Статья в формате PDF
291 KB...
22 06 2026 6:44:42
Статья в формате PDF
94 KB...
21 06 2026 5:41:18
На основе социологического исследования и субъективного восприятия изучено влияние нeблагоприятных производственных факторов на трудовой процесс и состояние здоровья операторов связи и телефонисток, как профессиональных пользователей видеодисплейных терминалов с учетом стажа, возраста и профессиональной деятельности.
...
20 06 2026 3:34:57
Статья в формате PDF
112 KB...
19 06 2026 15:24:39
Статья в формате PDF
170 KB...
18 06 2026 12:31:54
Статья в формате PDF
110 KB...
17 06 2026 12:31:32
Проведен анализ поведения 380-летних изменений солнечной активности, температуры, осадков, солнечной радиации, штормистости и СО2. Обнаружена тенденция совпадения всех процессов на ветви роста 400-летних изменений. Показано, что основным фактором климатических изменений на Земле является солнечная активность. Для дальнейших сценариев существования человечества в обозримой перспективе, уже не так важно, что лежит в основе глобального повышения температуры, CO2, осадков … Теперь важно искать пути, как снизить риски глобальных климатических изменений на природу, биосферу и экономику. Важно также оценить факторы положительные экономического развития мирового сообщества в целом и России, в частности, вызванные этими изменениями. Показано, что своевременное отслеживание и прогнозирование изменения активности Солнца и вызванных ею земных явлений позволяют снижать экономические риски и выpaбатывать оптимальную стратегию для предотвращения природных катастроф.
...
16 06 2026 14:32:50
Статья в формате PDF
110 KB...
15 06 2026 4:35:42
Статья в формате PDF
109 KB...
14 06 2026 15:26:28
Статья в формате PDF
92 KB...
13 06 2026 4:24:57
Исследованы показатели окислительно-антиоксидантной системы (содержание малоновогодиальдегида, каталазная и общая антиоксидантная активности) мышечной ткани русского осетра и карпа при свинцовой интоксикации. В мышцах молоди осетра обнаружена активация перекисного окисления липидов и снижение общей антиоксидантной активности. В отличие от осетра у молоди карпаактивация перекисного окисления липидов сопровождается компенсаторным повышением общей антиоксидантной активности и поддержанием достаточно высокого уровня активности каталазы. Повышение активности каталазы осетра при значительной активации ПОЛ может быть связано с выходом фермента из клеточных органелл, вследствие лабилизации клеточных мембран. Полученные данные свидетельствуют о большей толерантности карпа к свинцовой интоксикации, по сравнению с контролем.
...
11 06 2026 13:13:10
Статья в формате PDF
119 KB...
08 06 2026 2:20:58
Статья в формате PDF
121 KB...
07 06 2026 10:45:59
Статья в формате PDF
111 KB...
06 06 2026 14:11:38
Рассмотрены особенности проведения интервального тренинга в сравнении с равномерными тренировками. Определены границы применения интервального метода проведения тренировок. Разработан алгоритм проведения занятий с применением интервального метода тренировок. Приведены результаты курса тренировок и использованием интервального тренинга.
...
05 06 2026 15:29:41
Исследования проведены на 128 пoлoвoзрелых крысах различного пола, содержавшихся в «курительных камерах» в течение 60 дней с ежедневной затравкой животных в течение 1 часа. Определяли содержание нитратов и нитритов в тканях легких, мозга и печени на 30, 45 и 60 сутки. Мы предполагали выяснить пoлoвые особенности роли оксида азота в гомогенатах тканей крыс различного пола, подвергшихся воздействию табачного дыма. Как показало настоящее исследование, длительная интоксикация табачным дымом приводит к выраженному развитию воспалительных явлений в изучаемых органах, более выраженное в тканях легких и печени, особенно у самцов. В генезе выявленных морфологических и морфометрических изменений в исследуемых тканях лежит активизация индуцибельной формы оксида азота, что приводит к прогрессированию воспалительных и оксидативных явлений. Выявлен пoлoвoй диморфизм в регуляции уровня оксида азота.
...
04 06 2026 15:38:57
Статья в формате PDF
131 KB...
03 06 2026 16:42:32
Статья в формате PDF
120 KB...
01 06 2026 15:56:55
Статья в формате PDF
92 KB...
31 05 2026 16:57:22
Статья в формате PDF
106 KB...
30 05 2026 6:57:32
Статья в формате PDF
134 KB...
29 05 2026 20:56:31
Статья в формате PDF
136 KB...
28 05 2026 20:44:48
Статья в формате PDF
278 KB...
27 05 2026 3:23:21
Статья в формате PDF
255 KB...
26 05 2026 5:55:49
Статья в формате PDF
128 KB...
25 05 2026 3:17:17
Статья в формате PDF
133 KB...
24 05 2026 6:43:41
Статья в формате PDF
105 KB...
23 05 2026 20:18:44
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 ::
