Архив статей

Предметом исследований является алгоритм взвешенных центров тяжести фокальных пятен, регистрируемых светочувствительной матрицей видеокамеры, с позиции точности и быстродействия оптоэлектронных систем, предназначенных для измерения фазовых флуктуаций оптического излучения в условиях атмосферной турбулентности. Рассмотрены способы оптимизации центроидирования изображения излучения в плоскости регистрации. Приведены результаты экспериментов, выполненных на основе численной модели датчика волнового фронта Шэка – Гартмана. Представлена архитектура искусственных нейронных сетей для центроидирования изображения излучения в плоскости регистрации.

Проблема очистки газа от аэрозолей и пылевых частиц является актуальной для самых различных производств. Обзор посвящен некоторым аспектам работы пылеуловителей циклонного типа, широко применяемых для сепарации твердых частиц и газа. Прежде всего, описываются некоторые возможности вычислительной гидрогазодинамики для анализа работы пылеуловителей, в которых формируются закрученные потоки внутри аппарата. Это может обеспечивать эффективное разделение газа и пыли за счет действия центробежной силы. Обсуждаются результаты численного моделирования динамики газа и пылевой компоненты в зависимости от внутренней геометрии камеры, особенностей входных и выходных каналов газа, скорости притока газа и других факторов. Рабочие режимы циклонов со скоростью втекания 5–30 м/с формируют развитую турбулентность с типичными скоростями пульсаций порядка 0,3–1,5 м/с. Тем самым, структура течений в существенной мере определяется турбулентностью и соответствующей турбулентной вязкостью. Анализ результатов газодинамического моделирования с разными моделями турбулентности (МТ) показывает сильную чувствительность структуры течения и эффективности сепарации от выбора МТ. Это ставит проблему подбора МТ для конкретной конструкции пылеуловителя и свойств пылевой фракции. Вычислительные газодинамические эксперименты позволяют эффективно решать задачу оптимизации пылеуловителей, отбирая конструкции с более высокой эффективностью сепарации газа и частиц, минимизируя падение давления в системе.

В работе представлен метод построения триангуляции плоской области, граница которой задается в формате obj-файла. Идея нашего подхода заключается в следующем. На первом шаге плоскость равномерно разбивается на квадраты со стороной ℎ > 0. На втором шаге строится триангуляция фигуры, образованной квадратами, у которых хотя бы три вершины попадают в область. Окончательное построение триангуляции осуществляется на третьем шаге: определяется векторное поле, вдоль которого крайние узлы сдвигаются на границу области по определенному правилу. Разработано соответствующее программное обеспечение и построена триангуляция некоторых фигур, полученных их моделированием в системе Blender.

Восстановление динамически искаженного сигнала на малом временном промежутке является сложной обратной задачей динамических измерений. При наличии помех различной природы выходной сигнал зашумлен, что делает задачу еще более сложной. К настоящему времени сложилась теория оптимальных динамических измерений, в рамках которой для восстановления динамически искаженных сигналов используются методы теории оптимального управления, уравнений соболевского типа, стохастических дифференциальных уравнений, разрабатываются численные методы. Ранее авторами был получен ряд результатов, развивающих численные методы нахождения входного сигнала как решения задачи оптимального управления – оптимального динамического измерения, выполнен ряд исследований по применению цифровых фильтров для фильтрации шума выходного сигнала, разработан новый алгоритм численного решения задачи оптимального динамического измерения. При наличии шумов в выходном сигнале важным является не только эффективность алгоритма восстановления сигнала с учетом инерционности измерительного устройства, но и выбор наиболее эффективного цифрового фильтра. В статье предложен алгоритм обеспечения выбора одного из трех фильтров: скользящей средней, Савицкого – Голея (основанном на методе наименьших квадратов) с последующей реализацией алгоритма нахождения оптимального динамического измерения и МSA-метода (метода авторов, основанного на сплайн-методе с последующим усреднением). МSA-метод не является только цифровым фильтром, в нем комплексно реализуется фильтрация шумов и алгоритм поиска оптимального динамического измерения, кроме того, он может быть использован и при отсутствии шумов, и при иных помехах. Новизна результатов заключается в систематическом и комплексном подходе к оценке эффективности и применимости методов фильтрации шума в рамках решения задачи восстановления динамически искаженного сигнала. Приводятся необходимые теоретические сведения, общие схемы алгоритмов, данные эксперимента, результаты обработки экспериментальных данных по предлагаемым алгоритмам.

Исследовано установившееся температурное поле в плоской стенке в ситуации, когда на имеющийся между поверхностями стенки постоянный температурный перепад накладываются гармонические колебания температуры одной из поверхностей. Введено понятие комплексного коэффициента теплопередачи по переменной составляющей, понятие характерной для пластины частоты и соответствующего ей характерного периода колебаний, который назван постоянной времени пластины для тепловых процессов. Эта величина оказывается функцией теплофизических характеристик материала стенки и ее толщины. Модуль и аргумент комплексного коэффициента теплопередачи представлены как функции безразмерной переменной, квадрат которой имеет смысл относительной частоты тепловой волны, а обратная величина – смысл относительной глубины проникновения. Показано, что для колебаний, периоды которых превышают постоянную времени пластины, передача тепла через нее происходит примерно так же, как и в случае стационарных полей. Если же период колебаний меньше постоянной времени, то с усилением этого неравенства интенсивность передаваемого через пластину теплового потока монотонно уменьшается и стремится к нулю. В качестве примера произведен расчет характеристик теплопередачи в гармоническом режиме для стенок из меди и строительного кирпича. Полученные результаты найдут применение в теории теплообменных аппаратов рекуперативного типа, в теории алгоритмов для расчета колебаний температуры и влажности внутри помещений, вызванных колебаниями характеристик внешней среды, в теории методов для определения теплофизических характеристик материалов на основании данных измерений, то есть при решении обратных задач теории теплопроводности.

В статье рассматривается проблема оптимизации состава полимерной композиции, возникающая из-за недостаточности экспериментальных данных о взаимодействиях ингредиентов и их влиянии на свойства материала. В условиях ограниченных данных предлагается метод для оценки неизвестных параметров модели, использующейся для оптимизации состава, таких как вектор и матрица взаимодействий добавок и их влияние на целевые свойства полимерной композиции. Для решения задачи используется регуляризация некорректной задачи, возникающей при попытке найти параметры модели на основе ограниченного числа рецептур. Основной подход заключается в минимизации нормы разности между правой и левой частями системы уравнений, что позволяет получить приближенные значения искомых параметров. Работа включает в себя вычислительный эксперимент, в рамках которого исследуются рецептуры из двух патентов, что иллюстрирует практическую применимость предложенного метода для реальных полимерных композиций. Регуляризация позволяет корректно оценить параметры даже при несовместимости исходных данных, что делает метод эффективным инструментом для предварительного моделирования и сокращения объема натурных экспериментов в химической технологии.

Проблема с помехами и шумами возникает при воздействии низких температур на слоистую структуру эпидермиса биологических тканей. Фильтрация шума необходима для получения точного сигнала, который используется для анализа и интерпретации данных. В работе проводится сравнительный анализ методов фильтрации шума, применяемых при изучении низкотемпературного воздействия на биологические ткани. Проведенный анализ учитывает уникальные аспекты низкотемпературного воздействия, характеристики шума, а также требования к точности и интерпретации данных. Новизна результатов заключается в систематическом и комплексном подходе к оценке эффективности и применимости методов фильтрации шума именно в контексте области исследования тепловых процессов, связанных с низкотемпературным воздействием на биологические ткани. Полученные результаты сыграют важную роль для повышения точности диагностики и лечения в здравоохранении, будут способствовать расширению возможности биологических исследований, а также разработке более эффективных методов фильтрации шума и более достоверным результатам исследования в таких важных областях.

В статье рассмотрена проблема построения триангуляции многосвязных областей. Существующие методы построения треугольных сеток либо предназначены для выпуклых областей, либо очень сложны в программной реализации. В данной работе предложен способ построения треугольных расчетных сеток многосвязных областей, основанный на классической триангуляции Делоне конечной системы точек. Отличительным свойством предложенного метода является то, что алгоритм возвращает триангуляцию многосвязной области, удовлетворяющую условию Делоне. Данный алгоритм отличается простотой реализации и подходит для триангуляции областей, заданных как математически, так и с помощью. obj файла. Показаны примеры триангуляции различных плоских многосвязных областей, которые задаются разными способами.

В статье показано применение индекса Винера к решению одной из задач обработки текстов на естественном языке. Индекс Винера определяется как сумма всех кратчайших расстояний во взвешенном связном графе. Эта величина характеризует сложность графа. В настоящей работе вводятся две нормализации этого индекса. В первом варианте обычный индекс Винера

Предложена структура двухканальной адаптивной цифровой системы для динамического измерения частоты и амплитуды квазигармонических сигналов с медленно меняющимися параметрами. Показано, что данная система требует небольшого количества операций и может быть реализована как система реального времени на базе современных микроконтроллеров. Приводятся результаты численного моделирования процесса измерения частоты и амплитуды с помощью предложенной системы.

Изучена первая начально-краевая задача для неклассического волнового уравнения с переменными коэффициентами. Для численного решения исходной задачи на равномерной сетке построена разностная схема повышенного порядка точности, аппроксимирующая исходную задачу. Методом энергетических неравенств получена априорная оценка в разностной трактовке. Из полученной оценки следуют единственность и непрерывная зависимость решения от входных данных задачи, а также сходимость решения разностной задачи к решению исходной дифференциальной задачи со скоростью