Научно-методический семинар на тему: «Математическое и имитационное моделирование вихревых процессов в плоских камерах вихревых мельниц».

9 июня 2021г. на кафедре высшей математики состоялся научно-методический семинар на тему: «Математическое и имитационное моделирование вихревых процессов в плоских камерах вихревых мельниц». Докладчик заведующий кафедрой высшей математики Горлов Александр Семенович.

Благодаря интенсивному развитию информатики и компьютерных технологий стало намного проще решать сложные задачи, требующие больших временных и финансовых затрат. Упростить их решение возможно с использованием моделирования. Одним из наиболее распространенных и удобных способов моделирования сложных систем является имитационное компьютерное моделирование объектов и процессов реального мира.

Невозможно сразу моделировать какой-либо процесс, для этого необходимо специальное обучение способам, приемам и технологиям компьютерного имитационного моделирования.

Специалист, приступая к решению задачи, должен знать основы динамических процессов, подходы и методы решения сложных процессов и систем, в том числе аналитических и имитационных. Среди множества сред аналитического моделирования основными являются Maple, MathCAD, MATLAB+Simulink, SolidWorks и др.

Моделирование – метод решения задач, при использовании которого исследуемая система заменяется более простым объектом, описывающим реальную систему и называемым моделью. Моделирование применяется в случаях, когда проведение экспериментов над реальной системой невозможно или нецелесообразно, например, из-за высокой стоимости или длительности проведения эксперимента в реальном масштабе времени. Руководствуясь жизненным опытом и научными знаниями, человек строит модели.

В основу математического моделирования легли математический анализ, теория вероятностей, численные методы, теория подобия.

 Имитационная модель – это компьютерная программа, которая описывает структуру и воспроизводит поведение реальной системы во времени. Имитационная модель позволяет получать подробную статистику о различных аспектах функционирования системы в зависимости от входных данных. Имитационное моделирование – разработка компьютерных моделей и постановка экспериментов на них.

Примером такого подхода является рассмотрение процессов, проходящих в коротких вихревых камерах.  Изучение характера и параметров вихревых потоков является важной задачей при определении показателей различных технологических процессов, таких как измельчение, классификация твердой фазы, пыле- и золоочистка и других. Для определения аэродинамических параметров энергоносителя в вихревых камерах может быть использовано математическое и имитационное моделирование протекающих в них процессов. Математическое моделирование процессов, протекающих в вихревых камерах, основывается на решении системы уравнений Навье – Стокса для определенных начальных и граничных условий. Постановка этих условий зависит от решаемой задачи, геометрических параметров вихревой камеры и технологических условий подачи в камеру энергоносителя. На слайдах также приведены результаты имитационного моделирования распределения скорости и давления в вихревой камере для различных геометрических параметров.

Предложенный метод математического и имитационного моделирования, проведенные исследования и результаты расчетов позволяют осуществлять управление аэродинамическими параметрами в вихревых камерах для организации различных технологических процессов.

Моделирование до сих пор больше искусство, чем наука. После создания модели – а иногда и в процессе разработки – мы начинаем исследовать структуру и понимать поведение системы, проверять, как она ведет себя при определенных условиях, сравнивать различные сценарии и оптимизировать ее. Когда оптимальное решение будет найдено, мы сможем применить его в реальном мире. В сущности, моделирование является поиском решения задачи в защищенном от риска мире моделей, в котором мы можем ошибаться, отменять операции, возвращаться в прошлое и начинать все сначала.