Алгоритм формирования теплового изображения Текст научной статьи по специальности «Физика»

DEVELOPMENT LOAD BALANCER IN CONVERGED NETWORKS A.N. Privalov, A.K. Klepikov

The paper describes a modular approach to the work load balancer in converged networks. Understands an example of the balancer on the challenge of processing a database by key.

Key words: balancing, converged networks, dynamic balancing, database processing.

Privalov Aleksandr Nicolaevich, doctor of technical science, professor, privalov. 61@,mail. ru, Russia, Tula, Tula State Pedagogical University,

Klepikov Aleksey Konstantinovich, postgraduate don-klepikovayandex.ru, Russia, Tula, Tula State Pedagogical University

УДК 004.001

АЛГОРИТМ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ

Е.В. Филиппова

Представлен алгоритм формирования теплового изображения, учитывающий влияние различных факторов. Каждый блок алгоритма обладает своими собственными входными и выходными параметрами.

Ключевые слова: тепловое изображение, интенсивность излучения, теплообмен, спектральные характеристики излучения, конвективной теплоотдачи.

Для проведения моделирования физических процессов формирования теплового изображения математическая модель должна иметь реализацию, обладающую доступным интерфейсом. При проектировании оболочки модели необходимо учитывать множество влияющих факторов. Это выдвигает требование к доступности изменения значений факторов алгоритма расчета на разных уровнях анализа данных.

Выполнение этого условия возможно при реализации системы в интерактивной среде математических вычислений. Это позволяет прослеживать динамику изменений факторов на любом этапе моделирования.

Для проведения расчетов алгоритм разделяется на укрупненные блоки по признаку логической связи проводимых действий:

1. Спектральные характеристики излучения.

107

2. Распределение интенсивности излучения. Построение ДН цилиндра.

3. Охлаждение при свободной и вынужденной конвекции.

4. Динамика охлаждения тела при взаимодействии со средой.

5. Псевдостатический режим работы.

6. Определение параметров вентилятора охлаждения.

Каждый блок алгоритма может быть использован отдельно от остальных, т.к. обладает своими собственными входными и выходными параметрами. Это позволяет без проведения полного моделирования определять изменение параметров системы при варьировании различных факторов.

Внутренняя структура блоков схожа и содержит в себе опционально:

1. Определения физических констант, используемых в расчетах.

2. Определения переменных, характеризующих исследуемые параметры.

3. Расчетный алгоритм.

4. Визуализация полученных данных.

5. Результаты вычислений.

Подробное писание алгоритмов приведено далее.

Блок определения спектральных характеристик излучения

В данном блоке используется обобщенная характеристика спектрального коэффициента излучения применяемых в технике материалов для диапазона температур 0-200 °С и длин волн 0.1 до 50 мкм (допущением является то, что большинство излучающих материалов являются диэлектриками или окислами металлов).

Выходными данными блока являются графические зависимости:

1. Зависимость энергетической светимости АЧТ от температуры для диапазона длин волн 0-20 мкм (семейство кривых).

2. Зависимость энергетической светимости АЧТ от температуры для диапазона длин волн 0-20 мкм (пространственная диаграмма).

3. Зависимость энергетической светимости обобщенного реального тела от температуры для диапазона длин волн 0-20 мкм.

Анализ графических данных позволяет сделать выводы о преобладании энергетической светимости тел в определенных диапазонах длин волн.

Блок определения распределения интенсивности излучения.

Построение ДН цилиндра

Распределение интенсивности излучения.

Проводится решение дифференциального уравнения второго порядка:

Э 2г Эг2

(1)

Графически выраженная аналитическая зависимость, позволяющая оценить распределение поля температур и выявить точки максимального выделения энергии.

Построение диаграммы направленности излучения цилиндра Алгоритм расчета заключается в анализе распределения интенсивности излучения тела в одной плоскости (для осесимметричных тел данное допущение является распространенным). Выходными данными блока являются графические данные, визуализирующие распределение интенсивности излучения в полярных и прямоугольных координатах.

Блок определения параметров охлаждения при свободной и вынужденной конвекции

Охлаждения цилиндрических тел при свободной конвекции На основе решения критериальных уравнений

Ог :=

В • р-(Т - Т1)• ь3 • р2

Рг :=

С • т

ч0.23

(2)

т Л № := 1.45 (Ог Рг)"

определяется коэффициент конвективного теплообмена ак при свободной конвекции.

ак :=

№ • Л ь

(3)

Определяется коэффициент а!, характеризующий вторую составляющую теплообмена - излучение:

5.67 е

а!(Т, Т1) :=■

_Т

100

Т1 100

(4)

Т - Т1

Формируется зависимость, определяющая общий коэффициент теплообмена а:

Л

а(!) := -

1.45

Рг -

1 3 2 В • - • (! - Тс) • Ь р

2

0.23

+ а!(!, Тс)

(5)

Строится графическое представление полученной зависимости (5).

Так как излучение исходит с поверхности тела, интерес представляет ее температура.

Итогом является графическая зависимость, показывающая, что разница температур вдоль радиуса цилиндра не превышает сотых долей градуса. Таким образом, этой разницей можно пренебречь, считая поле температур цилиндра равномерным.

Так как интерес представляет зависимость между удельной мощностью и температурой излучающего цилиндра, она рассчитывается на сле-

4

4

т

дующем этапе. Можно использовать обратную зависимость, т.е. функцию поверхностной температуры тела от удельной мощности распределенного источника.

Определение коэффициента конвективной теплоотдачи при вынужденной конвекции

Расчет теплообмена при вынужденной конвекции основывается на предположении, что значение коэффициента конвективного теплообмена в этом случае превалирует над остальными. Результатом моделирования является график, из которого можно сделать вывод о правильности предположения о доминировании конвективного теплообмена при скорости омывающего потока более определенной величины.

Динамика охлаждения тела при взаимодействии со средой

Динамика охлаждения при свободной конвекции

Алгоритм расчета базируется на понятии «темпа нагрева».

Для решения задачи используются критериальные уравнения, позволяющие определить коэффициент теплообмена тела со средой а с учетом конвективной и лучистой составляющих.

Блок-схема алгоритма следующая:

1. Определяется температуропроводность тела.

2. Рассчитывается коэффициент геометрической пропорциональности.

3. Определяются обобщенный критерий Био и коэффициент теплового подобия, на основе которых рассчитывается темп нагрева.

4. На основе полученных данных проводится оценка времени перерегулирования при конвективном охлаждении как оценка времени перехода тела от температуры 0.1 до 0.9 рабочего диапазона.

5. В ходе расчета формируется функция зависимости времени перерегулирования от скорости омывающего потока. Используя данную зависимость легко оценить скорость потока среды, достаточную для достижения требуемого последействия.

Набор алгоритмов позволяет оценивать следующие свойства моделируемых объектов: спектральные характеристики излучения, распределение интенсивности излучения с построением диаграммы направленности, параметры охлаждение при свободной и вынужденной конвекции, динамику охлаждения тела при взаимодействии со средой, определение параметров псевдостатического режима работы, определение параметров вентилятора охлаждения.

Список литературы

1. Александров В.В., Горский Н.Д. Представление и обработка изображений. Л.: Наука, 1985. 192 с.

2. Виноградов В.И. Вентиляторы электрических машин. Л.: Энер-

гоиздат, 1980. 200 с.

3. Дорфман А.Ш. Теплообмен при обтекании неизотермических тел. М.: Машиностроение, 1982. 192 с.

4. Дульнев Г.Н., Семяшкин Э.М. Теплообмен в РЭА. Л.: Энергия, 1968. 360 с.

Филиппова Екатерина Вячеславовна, асп., kisskin@bk.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

THE ALGORITHM FOR GENERATING A THERMAL IMAGE

E. V. Filippova

An algorithm for formation of a thermal image, taking into account the influence of different factors. Each block of the algorithm has its own input and output parameters.

Key words: thermal image, the intensity of the radiation heat transfer, the spectral characteristics of the radiation, convective heat transfer.

Filippova Ekaterina Vyacheslavovna, postgraduate, kisskin@bk.ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 681.33

ПРОЦЕДУРА ФОРМИРОВАНИЯ МОДУЛЕЙ ЭЛЕКТРОННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО РЕСУРСА КАФЕДРЫ

Л.Б. Яблочкин, М.А. Андриянова

Рассмотрена процедура создания электронного образовательного ресурса кафедры с использованием программной интегрированной среды "СтудияГипермедиа".

Ключевые слова: электронный образовательный ресурс, учебный элемент, граф логических связей, база тестовых заданий, траектория обучения, модели освоения.

Разработка электронного образовательного ресурса (ЭОР) начинается с составления списка всех учебных элементов (УЭ), которые должны в него входить [1]. Элементами ЭОР могут быть дисциплина учебного плана целиком, ее отдельный модуль, тема, лекция и т.п. Затем устанавливаются логические связи между элементами, начиная с самых крупных, т.е. между