ivdon3@bk.ru
В статье рассматривается численное моделирование процесса разделения энергии (температурной стратификации) в трубе Леонтьева, проведенное с использованием программного обеспечения STAR-CCM+. Исследование сосредоточено на сравнительном анализе двух различных конструкций трубы, каждая из которых предназначена для создания разности температур в потоках газа. В ходе моделирования было установлено, что сверхзвуковой поток, проходящий через трубу, достигает значительно повышенной температуры на выходе, тогда как дозвуковой поток, напротив, характеризуется заметным понижением температуры. Приведены детализированные профили скорости и температуры газа для обеих конструкций, демонстрирующие эффективность каждого из вариантов трубы Леонтьева в создании четко выраженных областей с разной температурой газа без необходимости в дополнительном внешнем теплообмене. Полученные результаты имеют практическое значение для повышения эффективности работы газораспределительных станций, позволяя более эффективно управлять тепловыми потоками и предотвращать образование кристалогидратов, а также могут быть использованы в других технологических процессах, где требуется разделение температурных потоков без внешнего подогрева или охлаждения.
Ключевые слова: труба Леонтьева, численное моделирование, STAR-CCM+, температурная стратификация, газовый поток
1.1.9 - Механика жидкости, газа и плазмы , 1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В статье рассматриваются стандартные модели мемристоров на основе диоксида титана. Мемристор похож на резистор с памятью и демонстрирует нелинейную характеристику сопротивления, при которой параметр заряда является переменной состояния. Они могут быть использованы для создания новых видов электронных устройств с высокой энергоэффективностью и производительностью, а также для создания машин, которые могут учиться и адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды и во многих практических приложений: память для хранения данных (двоичная и многоуровневая), переключатели в логических электронных схемах, пластичные компоненты в нейроморфных системах искусственного интеллекта, построенных на базе наноэлектронных компонентов. Было показано, что при подаче напряжения на заряженные ионы начинают дрейфовать, и граница между двумя областями смещается. Когда к мемристору прикладывается синусоидальное переменное напряжение заданной частоты, форма вольт-амперной характеристики (ВАХ) напоминает диаграмму Лиссажу с центром в начале координат.
Ключевые слова: мемристор, модель, воль-амперная характеристика, нелинейность
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации
В статье показана важность роли подразделений клинической инженерии для обеспечения качественного комплексного контроля состояния медицинского оборудования на всех этапах его жизненного цикла. Основным ресурсом таких подразделений является ресурс рабочего времени клинических инженеров. С целью рационализации использования этого ресурса нами были проанализированы данные о бюджете времени на техническое обслуживание 2459 единиц медицинского оборудования в медицинских учреждениях г. Волгограда. Результаты анализа позволили выделить в общем массиве данных 3 подгруппы медицинского оборудования, имеющих статистически достоверные различия во временных характеристиках их обслуживания и требующих различного подхода к управлению временем обслуживающих их клинических инженеров. По результатам применения ABC-XYZ-анализа были даны рекомендации по рационализации использования рабочего времени клинических инженеров для работы с выделенными в настоящем исследовании подгруппами медицинского оборудования в практических условиях.
Ключевые слова: клиническая инженерия, клинический инженер, бюджет времени, обслуживание медицинского оборудования
2.3.4 - Управление в организационных системах , 3.3.8 - Клиническая лабораторная диагностика
В условиях климатического кризиса и роста стоимости энергоресурсов возрастает необходимость повышения энергоэффективности. Государства стремятся к сокращению выбросов углекислого газа, а бизнес — к оптимизации расходов на энергию. Цифровизация энергетики и внедрение технологий интернета вещей (IoT) создают условия для применения искусственного интеллекта (ИИ) в управлении энергопотреблением. В данной статье представлен обзор технологий ИИ и их применение в управлении энергопотреблением на примере ледовой арены. Проведен анализ данных энергопотребления, собранных с реального объекта, и рассмотрены методы нейросетевого моделирования временных рядов для прогнозирования и оптимизации управления. Представлены результаты моделирования, демонстрирующие потенциал использования предиктивных алгоритмов в снижении энергозатрат и повышении эффективности эксплуатации ледовых арен.
Ключевые слова: глобальное потепление, энергопотребление, энергоэффективность, цифровизация, интернет вещей, искусственный интеллект, управление энергопотреблением, машинное обучение, глубокое обучение, временные ряды, предиктивные алгоритмы
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Статья посвящена анализу ОЭС Юга, входящей в состав единой энергетической системы России (ЕЭС России). Произведена оценка изменения установленной мощности энергосистемы за период в 10 лет и причины, её вызвавшие. Представлен сравнительный анализ изменения структуры установленной мощности ОЭС Юга по типам электростанций на начало и конец рассматриваемого периода. Отражена информация по наиболее крупным вводимым генерирующим объектам энергосистемы, в том числе, солнечным и ветровым электростанциям.
Ключевые слова: энергетическая система, электростанции, установленная мощность, структура, линии электропередачи, электрические подстанции, солнечная электростанция, ветровая электростанция
2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации , 2.4.5 - Энергетические системы и комплексы
В статье рассматривается моделирование нелинейной электропроводности биологической клетки с помощью метода эквивалентных схем замещения. В работе предлагается нелинейная модель электропроводности биологической клетки, основанная на использовании нелинейных активных и пассивных элементов. Рассматриваются основные механизмы, определяющие нелинейный характер электрических характеристик клетки, включая явления поляризации клеточной мембраны. Для верификации модели проводится сравнение расчетных и экспериментальных данных по электрическим параметрам биологических клеток. Показано, что использование нелинейной эквивалентной схемы позволяет более точно воспроизводить реальное поведение клеток в широком диапазоне приложенных напряжений. Представленная методика моделирования может быть применена для исследования электрических свойств различных типов биологических клеток, а также для разработки новых электронных устройств, взаимодействующих с живыми системами. В статье рассматривается сложная нелинейная зависимость электропроводности биологической клетки от напряжения, которая вызвана взаимодействием двух ионных каналов с разными характеристиками и резонансными эффектами, создаваемыми последовательным контуром. Метод эквивалентных схем замещения позволил создать единую модель, объединяющую компоненты, отвечающие за ионную проводимость, емкостные свойства мембраны и резонансные явления, связанные с наличием электропор.
Ключевые слова: математическое моделирование, метод эквивалентных схем, программное обеспечение, биологическая клетка, вычислительное исследование, электропроводность
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 1.5.22 - Клеточная биология
Технология струйной цементации грунтов – это метод укрепления слабых или сильно обводнённых грунтов в строительстве, заключающийся в нагнетании в скважину цементного раствора под высоким давлением для разрушения структуры грунта и одновременного перемешивании его частиц с цементным раствором. В результате образуется единая грунтоцементная масса, которая обладает заранее заданными улучшенными прочностными и деформационными характеристиками. Технология струйной цементации грунтов имеет большой потенциал для развития и применения в различных отраслях строительства, например, для строительства зданий, дорог, мостов и других сооружений в различных инженерно-геологических условиях. Развитие технологии струйной цементации приведет не только к расширению области ее применения, но и сможет повысить конкурентоспособность на рынке строительных услуг.
Ключевые слова: буровая установка, трубчатые анкеры, грунтоцемент, грунтоцементные сваи, струйная цементация грунтов, JetGrouting
В статье рассмотрены вопросы применения органических вяжущих для модификации свойств цементогрунтов. Рассмотрена область применения цементогрунтов в практике строительства, в том числе при строительстве автомобильных дорог. Исследовано влияние применения органических вяжущих, как комплексной добавки, модифицирующей прочностные характеристики цементогрунтов. Определено влияние применения комплексных модификаторов и добавок на морозостойкость и водопроницаемость цементогрунтов.
Ключевые слова: цементогрунт, органическое вяжущее, автомобильная дорога, рабочий слой, морозостойкость, модификаторы
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.1.7 - Технология и организация строительства
В статье рассматриваются особенности результатов испытаний, проведенных для определения характеристик контактной зоны, организованной выштамповкой на стальном листе. В процессе испытания образец находился в стальной форме, в которой он изготавливался. Стальная форма применялась для запрета горизонтального перемещения стальных тонких листов и минимизировала эффект неравномерного выскальзывания стальной выштамповки в направлении, перпендикулярном действию сдвигающей силы. Рассмотренные испытания проводились по специально разработанной методике, которая учитывала специфику работы контактной зоны на сдвиг, применяемой оснастки и учитывала поставленные цели исследования.
Ключевые слова: контактная зона, характеристики контакта, методика испытания, испытания на сдвиг, выштамповка, составная конструкция
Статья посвящена разработке математической модели и программного комплекса, предназначенных для автоматизации научных исследований в области анализа новостей финансовой отрасли. Авторы предлагают подход, основанный на использовании методов теории графов для выявления наиболее значимых научных гипотез, используемых методов, а также полученных качественных и количественных результатов научного сообщества в данной области. Предложенная модель и программный комплекс позволяют автоматизировать процесс научных исследований, что способствует более эффективному ее анализу. Результаты исследований могут быть полезны как для профессиональных участников финансовых рынков, так и для академического сообщества, поскольку выявление наиболее цитируемых и фундаментальных работ служит отправной точкой любой научной работы.
Ключевые слова: программный комплекс, моделирование, теория графов, новостные потоки, фондовый рынок РФ, акции, граф цитирований
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации
Обсуждается качество обучения неполносвязных нейронных сетей, основанных на корнях принятия решений. На примере ограниченных данных о пациентах с клинически диагностированной болезнью Альцгеймера и условно здоровых пациентов путем предобработки данных найден корень принятия решений и соответствующая структура нейронной сети. Впервые демонстрируются результаты обучения неполносвязной искусственной нейронной сети данного типа. Результаты обучения такого типа нейронных сетей позволили в условиях ограниченных данных найти нейронную сеть, обладающую приемлемым уровнем точности для практического применения полученной нейронной сети для поддержки принятия врачебных решений – в рассматриваемом примере для диагностики болезни Альцгеймера.
Ключевые слова: нейронные сети, механизмы комплексного оценивания; корни принятия решений, деревья критериев, матрицы свёртки, предобработка данных
2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации , 3.1.24 - Неврология
Одним из направлений, позволяющим повысить эффективность работы низкоорбитального спутникового интернета в условиях деструктивных воздействий является использование систем OFDM, поддерживающих режим скачкообразной смены частоты (ССЧ). Очевидно, что эффективность противостояния помехам, которые формируются средствами радиоэлектронной борьбы (СРЭБ), во многом определяется алгоритмом выбора рабочих частот. В работе предлагается реализовать блок ССЧ на основе SPN-шифра «Кузнечик», который обеспечивает высокую стойкость к подбору рабочей частоты со стороны СРЭБ. Однако при возникновении сбоев и отказов в работе такого блока передатчик и приемник, работающие в режиме ССЧ, не смогут наладить передачу информации. Для решения данной проблемы в статье предлагается использовать полиномиальные модулярные коды классов вычетов (ПМККВ). Однако проведенный анализ известных алгоритмов коррекции ошибок в ПМКВ показал, что их нельзя применять для повышения надежности работы блока ССЧ на основе SPN-шифра «Кузнечик». Целью работы является разработка алгоритма коррекции ошибок в кодах ПМККВ с минимальной избыточностью, применение которого позволит повысить отказоустойчивость систем OFDM за счет устранения последствий сбоев и отказов в работе блока ССЧ.
Ключевые слова: системы OFDM, поддерживающие скачкообразную смену частоты, методы генерации псевдослучайных чисел, SPN-шифр Кузнечик, полиномиальные модулярные коды классов вычетов, алгоритм коррекции ошибки
В условиях быстрой урбанизации общества моделирование процессов устойчивого развития городов привлекает значительное внимание ученых. В данной статье представлено исследование нечетких когнитивных карт (НКК) как междисциплинарной модели для имитации процессов городского развития. Это подчеркивает универсальность НКК в интеграции экспертных знаний и количественной оценке влияния показателей, которые формируют городское пространство, от инфраструктуры и жилья до экологической устойчивости и благополучия общества. В исследовании используется синтез обширного обзора литературы и экспертных мнений с целью создания и уточнения когнитивной карты, адаптированной для развития муниципальных образований. Изложенная методология формулирует систематический подход к выбору концептов, присвоению весов и проверке модели. Благодаря сотрудничеству с межотраслевыми экспертами, исследование подтверждает ценность НКК для выявления каскадных эффектов в процессе принятия решений при формировании стратегий развития города. Признавая ограничения, присущие экспертным методам и нечеткий характер данных, авторы приводят доводы в пользу эффективности НКК не только в выявлении, но и в решении возникающих проблем урбанизации. В конечном счете, эта статья привносит детальный взгляд на дискурс стратегического планирования, поскольку авторы выступают за использование НКК в качестве инструмента поддержки принятия управленческих решений, который может помочь руководящим органам в обеспечении устойчивого и справедливого городского будущего.
Ключевые слова: нечеткие когнитивные карты, городское развитие, городское планирование, устойчивая урбанизация, экспертные системы, благополучие общества
2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации , 2.3.4 - Управление в организационных системах
Для реализации эффективного сцепления арматуры с бетоном в последнее время разработано большое количество различных типов периодического профиля арматуры, контроль геометрических параметров которых представляет серьезные трудности и допускает большую вероятность ошибки при измерениях. В работе предложен новый метод проведения измерений геометрических параметров, основанный на снятии реплик с поверхности арматуры в разных сечениях по длине стержня. Анализ отпечатков, представленных в развернутом, плоском виде, производят с помощью отсчетно измерительных приборов, что позволяет значительно повысить точность и сопоставимость производимых измерений, в том числе угловых размеров. Применение современных оптических приборов и программного обеспечения к ним способствует сокращению времени определения и визуализации геометрических параметров, повышению точности измерений, которая измеряется в микронах. Анализ полученных результатов показал увеличение точности измерений методом снятия реплик геометрических параметров образцов на 10-16,5 % по сравнению с традиционными методами контроля. Разработанный метод упрощает процесс измерений, допускает применение альтернативных средств измерений, сочетание расчетных и приборных методов измерений.
Ключевые слова: железобетонные изделия, профили арматурных стержней, способы контроля геометрических параметров, метод снятия реплик, повышение точности, достоверности и сопоставимость производимых измерений
Предметом данной статьи является разработка шаблона поведения с элементами ИИ для бота-противника в однопользовательской игре Steal Tower. Суть, которой собрать ресурсы для постройки башни быстрее противников. Для создания иллюзии того, что против игрока играют такие же люди, разработана имитационная стохастическая модель на основе метода Монте Карло для цепей Маркова. На основе результатов ее испытаний определены сбалансированные параметры системы, которые внедрены в поведенческий шаблон бота, который реализован с помощью перечисления Enum AIStates состоящего из пяти состояний: Idle (бездействие), GoTo (движение) и GoToWarehouse (возврат к складу), Win (победа), Loose (подсчет очков). В каждом из них разработаны функции для оптимального поведения бота приведенные в статье. Так для состояния GoTo созданы функции, анализирующие выгоду от разного типа поведения: украсть или собрать, или дойти до склада или до башни.
Ключевые слова: игровой интеллект, поведенческий шаблон, эмуляция живого мира, сценарий поведения бота, структура состояний, цепи Маркова, метод Монте Карло, имитационная модель, среда Unity, язык C#
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами