Моделирование процессов электроэнергетики Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ, СОПРЯЖЕННЫХ С НАНОИНДЕНТИРОВАНИЕМ © В.Б. Мачихин

Индентирование - простой, быстрый, чувствительный и универсальный метод исследования механических свойств различных материалов, покрытий, тонких пленок ит. д., не требующий изготовления специальных образцов и эталонов.

Несмотря на его широкое применение в настоящее время, в промышленности и исследовательских лабораториях, некоторые свойства материала остаются такими же малопонятными, как и в начале века. До сих пор не известно, какие атомные механизмы массопе-реноса определяют размер отпечатка, какова структура материала под индентором, каковы микромеханизмы упрочнения, контролирующие сопротивление внедрению индентора, а так же природа частичного или полного восстановления отпечатка после снятия нагрузки. Как эти процессы связаны с другими фундаментальными характеристиками материала?

В этих случаях необходимая информация может быть получена при математическом моделировании на ЭВМ. В последнее время компьютерное моделирование стало эффективным методом исследования, поэтому была поставлена следующая цель: разработать двухмерную компьютерную модель, которая показывала бы изменение структуры материала в процессе внедрения в него наноиндентора, методом молекулярной динамики.

В качестве материала был выбран аргон, как достаточно простой по своим свойствам. Между атомами данного вещества действуют силы Ван-дер-Ваальса, и потенциальную энергию взаимодействия двух частиц

можно описать с помощью потенциала Леннарда-Джонса, а для расчета их траекторий применили алгоритм Верле в скоростной форме.

На основе метода молекулярной динамики была разработана двухмерная, компьютерная модель системы атомов типа аргона (196 частиц).

Используя данную компьютерную модель, было показано, что, при изменении скорости охлаждения газообразной фазы можно получить аргон, как в аморфном, так и в кристаллическом состоянии (с треугольной решеткой). Это качественное поведение соответствует известным представлениям о переходе вещества из одной фазы в другую, что служит подтверждением правильности выбранной модели (метода).

Проведены расчеты динамики погружения индентора при постоянной и линейно нарастающей силе, при постоянной температуре, которые качественно соответствуют экспериментальным данным.

Используя полученную компьютерную модель, было показано, что при наноиндентировании вблизи индентора на поверхности образуются «навалы»; в области, примыкающей к индентору, возникают зоны уплотнения и разрыхления, а в основной части, в расположении атомов, изменений не происходит. Это качественное поведение соответствует известным представлениям о поведении материала под индентором.

В дальнейшем планируется разработать трехмерную модель для вещества с ионной или ковалентной связью.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ © Д.Д. Абрамов

Потеря электроэнергии в распределительных электрических сетях при ее транспортировке является одной из наиболее важных проблем в электроэнергетике нашей страны, особенно при развитии рыночных экономических отношений. Многие из существующих распределительных электрических сетей в данный момент остро нуждаются в реконструкции с целью минимизации в них потерь электроэнергии при транспортировке ее от производителя к потребителю. Таким образом, появляется проблема оптимизации электрических распределительных сетей. Для решения этой проблемы удобно воспользоваться имитационным моде-

лированием, в котором учет различных параметров сильно упрощается.

Электрическая распределительная сеть состоит из трансформаторов и соединяющих их проводов. Учет потерь в проводах весьма прост. А в трансформаторах он очень затруднен, при учете всех действующих факторов. При использовании имитационного моделирования можно сделать некоторые допущения, которые сильно упростят расчеты.

Трансформатор в модели заменяется трехфазным колебательным контуром, соединенным по схеме «треугольник», каждый контур представляет из себя после-

довательно соединенные индуктивность и активное сопротивление. Токи утечки, поля рассеяния и пере-магничивание сердечника трансформатора учитываются через потери тока холостого хода, зависящего от напряжения на входе в трансформаторе. Из этих блоков составляется модель для конкретной электрической распределительной сети. С этой же сети снимаются показания токов в различных точках в течение нескольких недель для изучения характера нагрузки. Затем эта нагрузка подставляется в модель, и рассчи-

тываются потери, происходящие в этой сети. Все вычисления ведутся в дифференциальной форме. Затем меняются некоторые характеристики сети и заново рассчитываются потери с тем же характером нагрузки. И так до тех пор, пока модель не начнет удовлетворять некоторым условиям.

При использовании этого метода для оптимизации электрических распределительных сетей Тамбовской области была получена модель, погрешность которой составляет 5%.

О ПЕРСПЕКТИВАХ РАЗВИТИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

© Г.И. Малашонок

Компьютерный парк Тамбовского государственного университета за последние годы заметно пополнился. Сегодняшний уровень оснащенности персональными компьютерами уже нельзя считать низким, в университете насчитывается более полутысячи компьютеров, это вполне удовлетворительная цифра. Одной из проблем теперь становится программное обеспечение компьютеров, а также проведение активной политики, направленной на эффективное использование вычислительной техники.

Если предположить, что лицензионное программное обеспечение стоит в среднем тысячу долларов на один компьютер, то это значит, что необходимо затратить на программное обеспечение более 15 млн. рублей. Для сравнения заметим, что 1 млн. руб. - это годовое жалование примерно 20-ти доцентов. Надо предполагать, что при отсутствии спонсоров, у университета нет возможности покрыть такие расходы на программное обеспечение.

С другой стороны, нельзя больше мириться и с использованием нелицензионного программного обеспечения в государственном учреждении. Вызывает только удивление тот факт, что общественная практика до сих пор не препятствует этому.

Выход из этой ситуации может быть только в коренной реформе информационной политики, которую проводит университет. Вот некоторые тезисы, которые могли бы составить основу новой информационной политики.

1. Охарактеризовать сегодняшнюю ситуацию в программном обеспечении несложно. Фирма Майкрософт захватила лидерство среди используемых операционных систем, выпустив не лучшую по качеству, но очень легкую в освоении и достаточно дешевую оболочку с набором средств для поддержки офисных операций. Одним из хорошо известных признаков неудовлетворительного качества системы является, например, неспособность этой системы противостоять вирусам.

2. Подавляющее большинство компьютеров сегодня в России, к радости владельцев Майкрософта, работают в этой операционной системе. Можно предполагать, что многие сегодня не имеют лицензий, хотя не

исключено, что скоро появятся многочисленные иски за незаконное использование этой системы.

3. В этих условиях университет проводит политику на обучение студентов и слушателей курсов применению офисных средств, разработанных фирмой Майкрософт. На это отводится большинство учебных часов в компьютерных классах. Такая политика университета способствует еще большему закреплению доминирующего положения Майкрософта.

4. В университете медленные темпы освоения безбумажной технологии управления. Создание университетской базы данных и наполнение университетского узла в интернете находится на низком уровне. Не существует оборота документов в электронном виде. Даже научная часть не собирает отчеты о научной работе в электронном виде, а требует бумажные копии. Что говорить о других подразделениях. Как известно, безбумажная технология позволяет сокращать управленческий и вспомогательный персонал, у нас же происходит неуклонный рост этой части персонала.

5. Университет не имеет своего научно-исследовательского вычислительного центра. Нет возможности проводить научные исследования, как самостоятельные, так и совместные с предприятиями региона, используя передовое математическое обеспечение, используя опыт специалистов-профессионалов в вычислительной технике, а также систему удаленного доступа до вычислительных серверов и суперкомпьютеров находящихся в Москве и Санкт-Петербурге.

6. Сегодня в мире существует большое разнообразие операционных систем. Одним из признанных лидеров является семейство операционных систем Юникс. Многие системы из этого семейства бесплатные, и большинство университетов в странах Европы и Америки используют именно эти операционные системы. Одной из наиболее популярных сегодня является система Линукс. В разработке и развитии этой системы участвовали тысячи лучших программистов, используя всемирную сеть интернет. Установка и поддержка ее по сети интернет производится бесплатно. В этой системе существует уже больше офисных и других встроенных средств, чем в продуктах Майкрософта. Эта современная система гораздо более надежная, ей не