Научная статья на тему 'Формальные модели основных классов базовых абстракций пользовательского интерфейса гидроакустических компьютеризированных приборов [2]'

Формальные модели основных классов базовых абстракций пользовательского интерфейса гидроакустических компьютеризированных приборов [2] Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

CC BY
179
43
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
БАЗОВАЯ АБСТРАКЦИЯ / ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИЙ ИНТЕРФЕЙС / ГИДРОАКУСТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА / ФОРМАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ / КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ПИ

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Рогозов Ю.И., Дегтярев А.А.

В данной статье рассматривается процесс создания формальных моделей основных классов базовых абстракций пользовательского интерфейса гидроакустических компьютеризированных приборов. Для этого приводятся интерфейсы пользователей конкретных гидроакустических систем и строится классификация их элементов. Вводится понятие базовая абстракция которое оказывается необходимым для отражения вариативности рассматриваемого объекта. Показано, что базовая абстракция обладает мета-формой, которую можно выразить формально. Приводится конструктивная формальная система, описывающая базовую абстракцию. Для данной формальной системы предложен набор базовых аксиом. В заключении дается оценка проведенной работы и освещаются перспективные направления дальнейших исследований.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Формальные модели основных классов базовых абстракций пользовательского интерфейса гидроакустических компьютеризированных приборов [2]»

международный научный журнал «инновационная наука» №12/2015 issn 2410-6070

2.Якимович Б.А., Кузнецов А.П., Решетников Е.В. Модель расчета проектных затрат на изготовление изделий машиностроения: [Электронный ресурс] // База данных материалов для IT специалистов - URL: http://pro18.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=291:2012-02-16-04-54-55&catid=76:2012-02-11-04-57-28&Itemid=337 (Дата обращения: 16.11.2015).

© Пономарева Ю.П., Сюй-Кей-Мин С.В., 2015

УДК 004.514

Ю.И. Рогозов

д.т.н., профессор А.А. Дегтярев

к.т.н., ассистент

Южный Федеральный Университет, г. Таганрог, РФ

ФОРМАЛЬНЫЕ МОДЕЛИ ОСНОВНЫХ КЛАССОВ БАЗОВЫХ АБСТРАКЦИЙ ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОГО ИНТЕРФЕЙСА ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ КОМПЬЮТЕРИЗИРОВАННЫХ ПРИБОРОВ2

Аннотация

В данной статье рассматривается процесс создания формальных моделей основных классов базовых абстракций пользовательского интерфейса гидроакустических компьютеризированных приборов. Для этого приводятся интерфейсы пользователей конкретных гидроакустических систем и строится классификация их элементов. Вводится понятие - базовая абстракция - которое оказывается необходимым для отражения вариативности рассматриваемого объекта. Показано, что базовая абстракция обладает мета-формой, которую можно выразить формально. Приводится конструктивная формальная система, описывающая базовую абстракцию. Для данной формальной системы предложен набор базовых аксиом. В заключении дается оценка проведенной работы и освещаются перспективные направления дальнейших исследований.

Ключевые слова

Базовая абстракция, пользовательский интерфейс, гидроакустическая система, формальная модель,

классификация элементов ПИ.

Введение. Данная статья представляет собой продолжение работы по разработке теоретических основ построения программных каркасов, являющихся основой компьютеризированных приборов [1]. Главной задачей этой работы является формализация процесса построения программных каркасов. В качестве объекта практического приложения и проверки состоятельности основных теоретических результатов была выбрана задача построения различных малоканальных гидроакустических систем ближнего действия. В начале выполнения данной работы коллектив исполнителей предполагал, что основные изменения в компьютеризированных приборах (в течении их жизненного цикла) затрагивают только алгоритмы работы, в то время как источники исходных данных и способы отображения обработанных данных можно считать условно постоянными.

Задача по обеспечению динамичности алгоритмической составляющей создаваемых компьютеризированных приборов была успешно решена и доведена коллективом исполнителей до состояния не только практической реализации [2], но и строгой теоретической формализации [3,4].

В процессе выполнения работ по проекту и апробации полученных результатов коллектив исполнителей пришёл к следующему выводу: источники данных действительно можно считать

2 Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 13-07-00971

международный научный журнал «инновационная наука» №12/2015 issn 2410-6070

фиксированными (по их типу) в большинстве классов компьютеризированных приборов, при этом возможен рост их числа. В свою очередь способы отображения данных по своей сути должны быть вариативными, т.е. необходимо иметь средства и методы конфигурирования различных вариантов отображения для одних и тех же данных.

Авторы настоящей статьи твердо убеждены в том, что деятельность по созданию программного обеспечения и информационных систем эквивалента деятельности по созданию строения познавательного процесса по их проектированию. Строение познавательного процесса должно быть адекватно строению объекта, информационной системы. Это означает, что для создания конфигурируемой информационной системы, структуру которой можно изменять в процессе ее эксплуатации, необходимо в системе реализовывать вид строения познавательного процесса, который должен иметь определенную фиксированную форму. Мы называем такую форму - «базовая абстракция». Реализованная информационная система будет являться видом строения познавательного процесса, с помощью которого пользователь системы будет сам создавать конкретные виды структур объекта.

В связи с вышесказанным необходимо создавать специализированные пользовательские интерфейсы, с помощью которых можно строить или изменять структуру объекта (информационной системы) в процессе ее эксплуатации. В данной статье, раскрывается содержание понятия «базовая абстракция», а также на примере малоканальных гидроакустических систем, показано каким образом можно строить такие интерфейсы.

Основная идея предлагаемого комплекса мер по обеспечению вариативности структуры какого-либо объекта заключается в использовании следующего свода правил:

1. С целью создания строения познавательного процесса, необходимо рассматривать множество конкретных структур объектов (например, интерфейсов пользователя гидроакустических компьютеризированных приборов) с целью выделения общих для всех свойств (инвариантов) и индивидуальных свойств.

2. После выделения таких свойств рассматриваемые структуры объектов должны быть обобщены и заменены базовой абстракцией или строением объекта (понятием, включающим инвариантные свойства и обобщенное определение вариативных свойств).

3. Правила 1 и 2 могут рекурсивно повторятся для сформированных обобщенных определений вариативных свойств.

4. Только после достижения требуемого уровня детализации в вариативности и создания строения объекта, можно переходить к поиску технологических решений для реализации этой вариативности.

Формальные модели основных классов базовых абстракций пользовательского интерфейса гидроакустических компьютеризированных приборов с одной стороны необходимы как строгий план того, что нужно реализовывать программно. С другой стороны, построение формальных моделей строения объекта позволит в дальнейшем провести ретроспективный анализ этого процесса с целью формирования эмпирических правил и пополнения ими теоретических основ построения программных каркасов.

Поскольку классификация - это упорядочивание объектов по их схожести [5], то для выполнения первого шага необходимо произвести классификацию элементов пользовательского интерфейса гидроакустических компьютеризированных приборов.

Классификация элементов пользовательского интерфейса гидроакустических компьютеризированных приборов.

Существующие классификации элементов интерфейса пользователя условно можно разделить на две группы. Представители первой группы достигают максимальной степени детализации и оперируют такими элементами как кнопка, переключатель, выпадающий список, текстовая надпись, слой контейнер и др. Такие классификации как правило являются частью широко известных обобщенных каркасов приложений (nondomain specific application framework) [6,7,8]. Представители второй группы напротив используют укрупненные элементы, например, окно построения графиков по ряду значений, графический эквалайзер, отображение участка векторной карты и др. Подобные классификации являются частью каких-либо предметно-ориентированных библиотек [9]. Достоинством первой группы является практически неограниченная область применения, а недостатком стоимость и длительность создания требуемого

международный научный журнал «инновационная наука» №12/2015 issn 2410-6070

интерфейса пользователя. Достоинством второй группы является удобство использования и скорость создания решений на ее основе. Однако, эти достоинства будут присутствовать при условии, что решаемая задача в точности совпадает с задачей, которую решали разработчики конкретного элемента. К недостаткам относятся тяжеловесность такого решения (как правило для одного элемента приходится внедрять в программу множество зависимостей) и необходимость реализации и поддержки специализированного программного интерфейса. Сама идея предметно-ориентированных программных каркасов предполагает внедрение в отдельные аспекты будущей программы механизмов обеспечения вариативности, например, в аспект внешнего вида. Из вышесказанного следует, что целевой уровень детализации для интерфейса пользователя гидроакустических компьютеризированных приборов должен находится между представителями первой и второй группы.

Научный подход к оценке схожести каких-либо объектов заключается в попытке найти основу для суждений о сходстве. Это обычно достигается с помощью детального описания свойств, на основе которых, как полагают, можно выразить сходство [10]. Такой подход приводит к необходимости детализации и дроблению дескрипторов объектов, которые необходимо классифицировать.

Рассмотрим интерфейсы пользователя нескольких гидроакустических компьютеризированных приборов (рисунки 1, 2, 3 и 4). Как по своей сути, так и по решаемым задачам представленные системы кардинально отличаются друг от друга, тем не менее в их интерфейсах можно видеть некоторое сходство. На рисунках 1, 2 и 4 представлено по одному диалоговому окну, а на рисунке 3 представлено два диалоговых окна. Схожие по своему виду и назначению области отмечены одинаковыми цифрами:

1 - область главного меню;

2 - рабочая область;

3 - статус панель;

4 - боковая панель.

На верхнем уровне рассмотрения интерфейс пользователя состоит из одного и более диалоговых окон. Вариативным является количество диалоговых окон и их внутреннее содержание, а инвариантным является форма - прямоугольник и способ взаимодействия пользователя - интерактивный с помощью координатно-указывающего устройства. Таким образом мы заменяем набор конкретных рассматриваемых объектов базовой абстракцией - «Диалоговое окно».

Рисунок 1 - Гидроакустический комплекс (ГБО и Профилогаф)

Но, простая замена набора объектов понятием позволяет отразить только инвариантную характеристику объекта, поэтому, очевидно, что форма представления базовой абстракции должна быть расширена по сравнению с обычным понятием (термином). Т.е. каким-то образом в базовой абстракции

132

международный научный журнал «инновационная наука» №12/2015 issn 2410-6070

должны быть отражены как вариативные свойства, так и инвариантные. Запишем базовую абстракцию первого уровня следующим образом:

«Диалоговое окно (ИС: форма, способ взаимодействия, уникальный идентификатор) (ВС: область главного меню, рабочая область, статус панель, боковая панель)».

Здесь ИС - сокращение от «инвариантное свойство», а ВС - сокращение от «вариативное свойство». Само по себе отнесение некоторого дескриптора объекта к группе вариативных свойств означает, то что данный дескриптор тоже может быть представлен как базовая абстракция. Исходя из вышесказанного все главные меню в представленных интерфейсах следует заменить базовой абстракцией:

«Область главного меню (ИС: структура, расположение) (ВС: список элементом меню).

Рисунок 2 - Доплеровский измеритель профиля скоростей течений

Рисунок 3 - Промерный эхолот

Поскольку для элементов меню важен номер, определяющий расположение в иерархической структуре, тип элемента (ссылка или действие), имя элемента и значение, то базовая абстракция для списка элементов меню будет выглядеть следующим образом:

международный научный журнал «инновационная наука»

№12/2015

2410-6070

«Список элементов меню (ИС: идентификатор расположения, тип элемента, имя элемента, значение) (ВС: отсутствуют).

Можно видеть, что в приведенной выше базовой абстракции отсутствуют вариативные свойства, что свидетельствуют об отсутствии необходимости дальнейшего дробления дескрипторов объекта.

Рисунок 4 - Гидроакустический доплеровский лаг скорости

Также, как и главные меню были заменены базовой абстракцией, рабочие области тоже следует заменить на собственную базовую абстракцию - «Рабочая область». Как можно видеть из рисунков рабочие области в гидроакустических системах представляют собой коллекцию элементов, отображающих данные различными способами. К отображаемым данным относятся как векторные типы данных, так и скалярные.

Для тех и других типов данных возможны два основных способа отображения - когда история о предыдущих порциях данных сохраняется на экране, и когда на экране отображаются только мгновенные значения данных. В дальнейшем будем называть эти виды «2Д-Вид» и «1Д-Вид» соответственно. Для каждой рабочей области также важен аспект внутренней компоновки элементов, поэтому базовую абстракцию рабочей области можно записать следующим образом:

«Рабочая область (ИС: расположение, компоновка элементов) (ВС: 1Д-Вид, 2Д-Вид)».

Из приведенной базовой абстракции видно, что необходимо продолжить дробление дескрипторов 1Д-Вид и 2Д-Вид, т.е. представить их как базовую абстракцию.

1Д-Вид представляет особой фрейм с декартовой системой координат, в котором может производится отображение как векторных, так и скалярных типов. Для векторных данных возможны несколько способов отображения - гистограммный, точками, соединенными точками с линейной интерполяцией и соединенными точками со сплайновой интерполяцией. Скалярные типы могут отображаться в виде точки, ромба, креста и линий параллельных осям системы координат. В один фрейм может быть выведено несколько различных порций данных одновременно. Учитывая вышесказанное базовую абстракцию для дескриптора 1Д-Вид можно записать следующим образом:

«1Д-Вид (ИС: расположение, отображаемые области декартовой системы координат, диапазон оси Х, диапазон оси У, размеры фрейма, ориентация, цвет фона) (ВС: Список отображаемых данных)».

«Список отображаемых данных (ИС: идентификатор данных, тип данных, способ отображения, цвет) (ВС: отсутствуют)».

Аналогично рассмотрим создание базовой абстракции для дескриптора 2Д-Вид. Он представляет собой фрейм с произвольной плоской системой координат. Система координат может быть пространственная,

134

международный научный журнал «инновационная наука» №12/2015 issn 2410-6070

пространственно-временная, время-значение параметра. Фрейм всегда имеет прямоугольную форму и может иметь как горизонтальную, так и вертикальную разграфку, соответствующую выбранной системе координат. Фрейм может иметь равномерный цвет фона или любую растровую подложку в качестве фона. Векторные типы отображаются на фрейме по принципу цветового кодирования, когда каждому значению элемента вектора ставится в соответствие конкретный цвет. Таким образом элементы вектора всегда отображаются в виде строки или столбца пикселей разных цветов. Скалярные типы данных отображаются таким же образом, как и для 1Д-Вида, за исключением того, что для каждой порции данных должны быть явно указаны координаты расположения на фрейме. Запишем базовую абстракцию для дескриптора 2Д-Вид следующим образом:

«2Д-Вид (ИС: расположение, размер фрейма, тип системы координат, наличие вертикальной разграфки, шаг вертикальной разграфки, наличие горизонтальной разграфки, шаг горизонтальной разграфки, фон фрейма, цветовое кодирование векторных типов, идентификатор векторных данных) (ВС: Список отображаемых скалярных данных)».

«Список отображаемых скалярных данных (ИС: идентификатор данных, тип данных, способ отображения, цвет, координаты внутри фрейма) (ВС: отсутствуют)».

Ввиду ограниченного объема данной статьи не будем рассматривать формирование базовой абстракции для областей статус панель (цифра 3 на рисунке 1 - 4) и боковая панель (цифра 4 на рисунках 1 -4). Отметим только, то, что вариативным в них будет только список элементов, типы которых эквиваленты типам в классификациях, принятых в обобщенных каркасах приложений [6,7,8].

В данном разделе статьи мы фактически выполнили пункты 1, 2 и 3 упомянутые во введении, т.е. посредством рассмотрения некоторого множества конкретных объектов ввели новые понятия, нашли подходящие дескрипторы, достаточно описывающие эти понятия и в случае необходимости отразить вариативность какого-либо дескриптора производили его дробление. Основным результатом этих действий является классификация, представленная на рисунке 5 и подтверждение того факта, что базовая абстракция, как самостоятельная концепция, имеет определенную мета-форму, которую можно записать следующим образом:

«Имя_базовой_абстракции(ИС: свойство_1, свойств_2, ... свойство_п)(ВС: дескриптор_1, дескриптор_2, ..., дескриптор_п)».

Элемент-ссылка Элемент-действие

1Д-вид Скалярные величины Точка

Ромб

Крест

Линия

Текстовая надпись Векторные величины Гистрограммы

Точки

Линейная интерполяция точек Сплайновая интерполяция точек 2Д-вид Скалярные величины Тоже что и в 1Д-Вид

Мнохромное цветокодирование Прогрессивное цветокодирование

Рисунок 5 - Классификация элементов графического интерфейса пользователя гидроакустических

компьютеризированных приборов.

международный научный журнал «инновационная наука» №12/2015 issn 2410-6070

Из приведенного описания мета-формы базовой абстракции следует, что дескриптор объекта или группы объектов - это такое свойство, которое подлежит дальнейшему дроблению, т.е. включает в себя вариативность в отличии от обычной характеристики объекта.

Формальные модели основных классов базовых абстракций

Рассмотрение приведенных примеров базовых абстракций показывает, что между собой они отличаются набором инвариантных и вариативных свойств. Это значит, что для всех основных классов базовых абстракций («Главное окно», «Рабочая область», «Статус-панель», «Боковая панель») формальная модель нужна одна. Поскольку формальная модель строится с целью разработки автомата-интерпретатора описаний пользовательского интерфейса - то она должна быть конструктивной формальной системой. Формальной моделью называется четверка[11]:

М = {Т,Р,Я,П), (1)

где Т - множество базовых элементов, Р - синтаксические правила, ^ - система аксиом, П -семантические правила.

Конструктивной формальной системой называется формальная модель, для которой заданы следующие конструктивные (завершающиеся за определенное число шагов) процедуры: Рх - процедура определяющая отличны ли любые элемента из Т или нет;

Р2 - процедура определяющая принадлежность рассматриваемого элемента к множеству базовых элементов Т;

Рз - процедура определяющая является ли данная совокупность базовых элементов синтаксически правильной.

Множество базовых элементов Т формальной модели базовой абстракции состоит из: N = {щ, ..,пк} - бесконечное множество идентификаторов базовых абстракций; D= {d1,.,dn} - бесконечное множество идентификаторов свойств, позволяющих описывать характеристики объектов в рассматриваемой предметной области;

sD = {i, v} - множество, состоящее из двух элементов, которые предназначены для обозначения признаков вариативности (v) или инвариантности (i) у рассматриваемых свойств.

Таким образом, базовыми элементами рассматриваемой формальной системы являются элементы множеств N,D и sD.

Процедура pt очевидно существует и задается так:

(Vai &ßj ^ at= ßj) о (а EX&ß Е X)&(i = j), (2) где символы а и ß представляют собой метасимволы в качестве которых может выступать любой элемент из Т, а в качестве метасимвола - X может выступать одно из множеств принадлежащих множеству базовых элементов Т.

Смысл выражения (2) состоит в том, что любые два элемента равны тогда и только тогда, когда они принадлежат одному и тому же множеству и равны их нижние индексы. Процедура р2 также существует и задается следующим образом:

n2:VaET о ((а Е N) V (аЕ D)v(a Е sD)), (3) где а - метасимвол обозначающий элемент любой природы, а множества N,D и sD Е Т. Смысл выражения (3) состоит в том, что некий элемент принадлежит множеству Т, тогда и только тогда когда он принадлежит одному из множеств N,D или sD.

Процедура существует, но не может быть задана явно одним выражением, для ее определения требуется введение дополнительных определений.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Пусть oD = {d1,.,dj} является подмножеством множества D, которое является конечным и используется для определения идентификаторов свойств описывающих отдельно взятую базовую абстракцию.

Пусть также существуют функции Ft и F2, первая осуществляет разбиение подмножества oD на два непересекающихся подмножества, путем раскраски его элементов в цвета sD = {i, v} (блоки разбиения % и ш соответственно), т.е. функция Ft устанавливает однозначное соответствие между каждым элементом из oD и элементами из sD.

Функция F2 для заданных oD и Ft устанавливает взаимно-однозначное соответствие с п^ Е N.

международный научный журнал «инновационная наука» №12/2015 issn 2410-6070

Следовательно синтаксически правильной конструкцией А, называется такая пара пк Е N и oD с D, для которых заданы функции Ft и F2:

A = (nk,oD,Fi,F2) (4)

Также следует отметить, что поскольку множество N бесконечно, то каждый элемент блока разбиения полученного в результате раскраски элементов множества oD в цвет v однозначно определяет один элемент из N.

Множество различных At образует множество синтаксически правильных конструкций или множество заданных базовых абстракций:

А = (5)

Рассмотренные процедуры р1, Р2 и Рз составляют набор синтаксических правил для рассматриваемой формальной модели.

Система аксиом <А содержит как минимум следующие аксиомы:

1. Аксиома эквивалентности:

Две базовые абстракции Ах и Ау считаются эквивалентными в случае полного совпадения их множеств oD и сигнатур функций Ft и F2.

2. Аксиома отсутствия существования одноименных базовых абстракций:

Существуют такие две базовые абстракции Ах и Ау, у которых совпадают множества oD и сигнатуры функций Ft и F2, но отличаются их идентификаторы пк.

3. Аксиома рекурсивной вложенности базовых абстракций:

Для любой базовой абстракции у которой блок разбиения ш не пуст, существует такое количество детализирующих ее базовых абстракций, которое равно мощности разбиения ш

4. Аксиома конечности дробления: существует такая базовая абстракция для которой блок разбиения ш пуст.

Приведенная система аксиом является базовой и требует доказательств, что выходит за рамки настоящей статьи. Заключение.

В настоящей статье был показан путь, по которому можно двигаться в случае необходимости обеспечения вариативности какого-либо объекта. Для этого был введен в рассмотрение достаточно универсальный концепт - базовая абстракция. На примере интерфейса пользователя гидроакустических компьютеризированных приборов показана практическая применимость базовой абстракции и построена классификация основных элементов интерфейса. Предложенная формальная модель послужит в дальнейшем хорошей основной для программной реализации вариативности пользовательского интерфейса гидроакустических компьютеризированных приборов.

В статье остался без ответа вопрос о том, как формально описать компоновку рассмотренных основных классов базовых абстракций в диалоговом окне. Есть основания полагать, что весьма полезным для этой задачи может оказаться использование формальных грамматик высокой размерности [12].

В дальнейшем планируется оценить принципиальную возможность доработки предложенной формальной модели до уровня разрешимой формальной системы. Список использованной литературы:

1. Разработка теоретических основ построения программных каркасов являющихся основой компьютеризированных приборов [Текст]: отчет о НИР (промежуточ.): Южный Федеральный университет; рук. А.А. Дегтярев; исполн.: Дегтярева Е.Е., Заковоротнов Е.А., Кучеров С.А., Липко Ю.Ю. - Ростов-на-Дону., 2015. - 28 с. - № ГР01201360872.

2. Дегтярев А.А., Дегтярева Е.А., Рогозов Ю.И. Конфигурируемый каркас для гидроакустических компьютеризированных приборов. // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2013660087 от 23 октября 2013.

3. Рогозов, Ю.И. Метод конфигурирования функциональности программных средств гидроакустических информационных систем /Ю.И. Рогозов, А.А. Дегтярев // Известия ЮФУ. Технические науки. 2014. N1. - С. 13-18.

4. Рогозов, Ю.И. Разработка основ алгебры над операционными программами /Ю.И. Рогозов, А.А. Дегтярев // Известия ЮФУ. Технические науки. 2014. N6. - С. 54-69.

5. Sneath P.H.A., Sokal R.R. Numerical Taxonomy // Nature, 193. p. 855-860. 1962.

6. Jeff Prosise. Programming Windows with MFC (with CD-ROM), Second Edition 2nd // Microsoft Press Redmond, WA, USA. 1999.

международный научный журнал «инновационная наука» №12/2015 issn 2410-6070

7. Jasmin Blanchette, Mark Summerfield. C++ GUI Programming with Qt 4 // Prentice Hall Ptr. 2006.

8. Syd Logan. GTK+ Programming in C // Prentice Hall PTR Upper Saddle River, NJ, USA. 2001.

9. Uwe Rathmann, Josef Wilgen. Qt Widgets for Technical Applications [электронный ресурс] / Режим доступа: http://qwt.sourceforge.net/_- Загл. с экрана. - Яз. англ.

10. Sokal R.R. Claster-analyze and classification: premiss and basic directions // Classification and clustering. Academic Press, Inc. New York. San Francisco. London. P. 8-18. 1977.

11. Д.А. Поспелов. Ситуационное управление. Теория и практика // Москва «Наука» Главная редакция физико-математической литературы. С. 32-35. 1986.

12. Fu K.S. A linguistic approach to pattern recognition // Classification and clustering. Academic Press, Inc. New York. San Francisco. London. P. 186-194. 1977.

© Рогозов Ю.И., Дегтярев А.А., 2015

УДК 536.423.1

А.К. Розенцвайг, д.т.н., с.н.с.

Ч.С. Страшинский. к.т.н., доцент Набережночелнинский институт К(П)ФУ, г.Набережные Челны, Татарстан, РФ

E-mail: a_k_r@mail.ru, schs@bk.ru

ДЕТАЛИЗАЦИЯ МОДЕЛЕЙ СЛОЖНОГО ТЕПЛООБМЕНА В ЭМУЛЬСИЯХ НЕСМЕШИВАЮЩИХСЯ ЖИДКОСТЕЙ

Аннотация

Рассмотрен перенос теплоты жидкостными эмульсиями с низкокипящей дисперсной фазой. Детализированы сложные процессы теплообмена в каплях дисперсной фазы жидкостных эмульсий. Выделены механизмы элементарных физических явлений, которые связаны с парообразованием в объеме, ограниченном межфазной поверхностью.

Ключевые слова

Сложный теплообмен, гетерогенные жидкостные системы, элементарные физические процессы, кипение

капель, однородная нуклеация.

Процессы теплопередачи (как равно и массопередачи) в жидкостях и газах существенно осложняются по сравнению с теплопередачей в твердых телах возможностью макроскопического движения. Не менее двух членов уравнения переноса теплоты в явной форме содержат характеристики ламинарного или турбулентного движения жидкости [1]. В системах несмешивающихся жидкостей сложность процессов переноса теплоты гораздо выше.

Аналитическое описание движения осложняется тем, что общие уравнения должны учитывать наличие структурных форм гетерогенных жидкостных систем. Поэтому следует записать уравнения для каждой компоненты с учетом её распределения в объёме системы, а также описать взаимодействие их на границах раздела фаз и ограничивающих поток поверхностях. В частности, Р.И. Нигматуллин в качестве модельных представлений применил понятие многоскоростного континуума и определением взаимопроникающего движения фаз системы [2]. Это абстрактные (не физические) понятия позволяют использовать методы механики сплошных сред. Осредненные параметры такой модели требуют дополнительного обоснования, чтобы представлять состояние сплошной и дисперсной фаз эмульсии.

Кроме того, эмульсии часто содержат частицы, размеры которых намного меньше расстояний, на которых существенно меняются осредненные или макроскопические параметры дисперсной системы. Осреднение лишает реальности такие процессы взаимодействия, как коалесценция, дробление и седиментация капель дисперсной

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.